Navigation und Service

Ausschreibender Bereich: JCNS-2 - Quantenmaterialien und kollektive Phänomene
Kennziffer: D178/2018, Physik, Materialwissenschaften, Nanowissenschaften, Elektrotechnik

Masterarbeit: Multifunktionale oxidische Dünnschichtheterostrukturen

Beginn der Arbeit: sofort / nach Vereinbarung
Dauer: 12 Monate

Aufgabengebiet
LaMnO3 (LMO) ist eines der am meisten untersuchten Perovskite, die einen sogenannten kolossalen Magnetowiderstand (CMR) zeigen [1]. Somit ist es der ideale Kandidat, um die Kontrolle der verschiedenen Funktionalitäten in oxidischen Heterostrukturen zu studieren. Als Bulksystem ist LSO ein Mott-Hubbard A-Typ Antiferromagnet (A-AFM). Als dünne Schicht wurde bei LMO hingegen Ferromagnetismus mit einer Curie-Temperatur von 115K gefunden [2,3]. Die Ursache des Ferromagnetismus ist zur Zeit noch unklar. Sowohl die Verspannung des Films als auch eine Abweichung in der Stöchiometrie werden als Möglichkeiten vorgeschlagen. Es ist deswegen kritisch zu verstehen, welche Parameter zur Kontrolle des Ferromagnetismus in dünnen LMO Schichten verwendet werden können. Ein solches Verständnis ist nicht nur von grundlegendem Interesse, sondern auch für die Konzeption von neuartigen spintronischen Anwendungen basierend auf komplexen Oxiden.

[1] M. B. Salamon and M. Jaime, The physics of manganites: Structure and transport, Rev. Mod. Phys. 73, 583 (2001).
[2] X. R. Wang et. al., Imaging and control of ferromagnetism in LaMnO3/SrTiO3 heterostructures, Science 349, 716 (2015).
[3] F. Cossu et. al., Charge driven metal-insulator transition in LaMnO3/SrTiO3(111) superlattices, Eur. Phys. Lett. 118, 57001 (2017).

Aufgabenbeschreibung
In der Masterarbeit sollen LMO/SrTiO3(001) Heterostrukturen in einer Oxid-Molekularstrahlepitaxieanlage mit verschiedenen Schichtdicken und verschiedenen Sauerstoffpartialdrücken hergestellt werden. Das Ziel ist die systematische Untersuchung (a) der kristallinen Struktur sowie der magnetischen und elektrischen Transporteigenschaften und (b) wie diese Eigenschaften verändert werden können durch nachträgliches Tempern bei verschiedenen Temperaturen in verschiedenen Sauerstoff-Atmosphären. Für die strukturelle Charakterisierung werden Röntgendiffraktion und -reflektometrie (XRD/XRR) genutzt. Die Morphologie der dünnen Schichten wird mit (magnetischer) Rasterkraftmikroskopie (AFM/MFM) untersucht. Zur Untersuchung der magnetischen Eigenschaften werden Magnetometrie und polarisierte Neutronenreflektometrie verwendet. Ein Physical Property Measurement System (PPMS) steht zur Messung der magnetischen und elektrischen Transporteigenschaften zur Verfügung.
Akademisch ist die Masterarbeit an der RWTH Aachen verankert.

Anforderungen
Studium der Physik, Materialwissenschaften, Nanowissenschaften, Elektrotechnik oder eines verwandten Gebiets. Die Kandidatin/der Kandidat sollte experimentelles Arbeiten mögen und fähig sein, in effizienter und flexibler Weise, sowohl selbständig als auch in einem diversen Arbeitsumfeld zu arbeiten. Vorwissen über die folgenden Themen ist von Vorteil: Magnetismus, Festkörperphysik, Methoden zur magnetischen Charakterisierung, Röntgenmethoden und numerische Simulationen.

Ansprechpartner
Dr. Anirban Sarkar
Forschungszentrum Jülich GmbH
JCNS-2, PGI-4: Quantum Materials and Collective Phenomena
Leo-Brandt-Straße 1
52425 JÜLICH

Telefon: 02461 61-1947
Fax: 02461 61-2610
E-Mail: a.sarkar@fz-juelich.de

Wir freuen uns auf Ihre Bewerbung!