Dünne Filme und Grenzflächen

Dünne Schichten mit Materialdicken im atomaren, nanometer und submikrometer-Bereich können aufgrund intrinsischer Größeneffekte und reduzierter Dimensionalität Eigenschaften aufweisen, die sich stark in ihren mechanischen, metallischen oder optischen Eigenschaften von denen des entsprechenden Volumenmaterials unterscheiden. So können z.B. bestimmte amorphe oder kristalline Phasen in dünnen Schichten bei Raumtemperatur stabilisiert werden, welche im Volumenmaterial nur bei speziellem Druck und Temperaturbedingungen existieren. An Grenzflächen zwischen den einzelnen Schichten können zudem neuartige physikalische Effekte beobachtet werden.

Eine Anzahl an physikalischen und chemischen Herstellungsmethoden erlaubt es uns je nach Anwendungsbereich, die verschiedensten Materialien gezielt und mit atomarer Präzision zu künstlichen Schichtsystemen zu kombinieren und deren spezielle Eigenschaften zu analysieren, zu verstehen und schlussendlich zu optimieren. Hierbei stehen Schichtsysteme aus dem Bereich der Energieerzeugung (z.B. organische Solarzellen), des Transports (z.B. Supraleitung), der Energiespeicherung (Dünnschicht Metallhydride) oder der effizienteren Nutzung von Energie (z.B. Multiferroika) im Zentrum unseres Forschungsinteresses.

Dünne Filme und Grenzflächen
Foto einer aufgeschleuderten dünnen Schicht an organischem Solarzellenmaterial auf Siliziumträger.
Forschungszentrum Jülich

Zur Charakterisierung unserer Schichtsysteme, verwenden wir sowohl die Vielzahl an Streumethoden, welche auch in unserer Forschung zu Nanostrukturierten Grenzflächen zum Einsatz kommen, und komplementieren diese mit der Röntgen – und polarisierten Neutronenreflektometrie (PNR), um Dichte, Rauigkeit/Interdiffusion, Schichtdicke und ggf. magnetische Eigenschaften der Schichten detailliert zu analysieren.  Hierbei besitzen wir die Expertise, PNR als eine in situ Methode während des Dünnschichtwachstums zu verwenden, was es uns erlaubt, die Entwicklung dieser Probenparameter als Funktion des schrittweisen Hinzufügens von Material an ein und derselben Probe zu erforschen.   

Ansprechpartner:

Dr. habil. Wolfgang Kreuzpaintner

Publikationen:

Polarized phonons carry angular momentum in ultrafast demagnetization, S. Tauchert, M. Volkov, D. Ehberger, D. Kazenwadel, M. Evers, H. Lange, A. Donges, A. Book, W. Kreuzpaintner, U. Nowak, and P. Baum, Nature 602, 73-77 (2022).

Reflectometry with Polarized Neutrons on In Situ Grown Thin Films, W. Kreuzpaintner, A. Schmehl, A. Book, T. Mairoser, J. Ye, B. Wiedemann, S. Mayr, J.-F. Moulin, J. Stahn, D. A. Gilbert, H. Gabold, Z. Inanloo-Maranloo, M. Heigl, S. Masalovich, R. Georgii, M. Albrecht, J. Mannhart, and P. Böni, Phys. Status Solidi B, 2100153 (2021).

Two Dimensional Magnets: Forgotten History and Recent Progress towards Spintronic Applications, D. L. Cortie, G. L. Causer, K.C. Rule, H. Fritsche, W. Kreuzpaintner, and F. Klose, Adv. Funct. Mater. 30, 1901414 (2020).

Indications for Interfacial Dzyaloshinskii-Moriya Interaction at the Pd/Fe Interface, Studied by In Situ Polarized Neutron Reflectometry, S. Mayr, J. Ye, J. Stahn, B. Knoblich, O. Klein, D.A. Gilbert, M. Albrecht, A. Paul, P. Böni, and W. Kreuzpaintner, Phys. Rev. B 101, 024404 (2020).

Letzte Änderung: 17.10.2024