Sonderforschungsbereich SFB 762/3: Funktionalität oxidischer Grenzflächen

Sonderforschungsbereich SFB 762/3: Funktionalität oxidischer Grenzflächen
Der SFB 762 ist eine gemeinschaftliche Initiative der Universitäten Halle-Wittenberg und Leipzig sowie des Max-Planck-Instituts für Mikrostrukturphysik Halle.Der SFB 762 ist ein Nachfolgeprojekt der Forschergruppe 404 "Oxidische Grenzflächen".

1. Förderperiode: 01.01.2008-31.12.2011
2. Förderperiode: 01.01.2012-31.12.2015
3. Förderperiode: 01.01.2016-31.12.2019

Im Mittelpunkt des Sonderforschungsbereichs (SFB) 762 steht die Herstellung und Charakterisierung von oxidischen Heterostrukturen mit Komponenten, die ferroelektrische, magnetische, halbleitende und isolierende Eigenschaften aufweisen und damit zusätzliche Freiheitsgrade für das Design von Funktionselementen bieten. Die untersuchten Materialien und Strukturen sind multifunktional, das heißt, neben magnetischen und ferroelektrischen Eigenschaften sind für die Funktionalität auch zusätzlich noch elektrische und/oder optische Eigenschaften von Bedeutung. An zentraler Stelle für die Funktionalität steht die Kopplung über die oxidischen Grenzflächen, deren atomare Struktur sowie deren Ladungs- und Spinordnung durch äußere elektrische und magnetische Felder beeinflusst werden kann und somit die jeweiligen funktionalen Effekte bewirkt. Die Kopplungen können verschiedener Natur sein wie beispielsweise elektro-optisch, elektrisch, piezoelektrisch, magnetoelastisch oder magnetoelektrisch.

Teilprojekt A8: Multiferroische 0-3-, 2-2- und 1-3-Komposite (Teilprojektleiter A08: Prof. Dr. Stefan G. Ebbinghaus, Prof. Dr. Karin Dörr)

Ziel des Projektes ist die Präparation multiferroischer Grenzflächen zwischen magnetischen und ferro­elek­trischen Oxiden und die Untersuchung des Zusammenspiels ionischer und elektronischer Prozesse beim magnetoelek­trischen Schalten.

https://www.physik.uni-halle.de/sfb762/projekte/a8/

Zwei zentrale Fragestellungen betreffen den Beitrag ionischer Prozesse zum polarisationsabhängigen Tunnelwiderstand an ferroelek­trischen Barrieren und zur elek­trischen Leitfähigkeit an multiferroischen Grenzflächen. Als Materialien stehen Ba_1-xSr_xTiO₃ oder PbZr_1-xTi_xO₃ in Kombination mit Ferrit-Spinellen MFe₂O₄ (M = Co, Mg, Mn, Ni) im Zentrum des Interesses. Die Komposit-Multiferroika unterschiedlicher Dimensionalität werden mittels verschiedener soft-chemistry Verfahren sowie der gepulsten Laserdeposition (PLD) synthetisiert. Nach Phasenanalyse und Bestimmung der chemischen Zusam­men­setzung sowie der Kristall­struktur werden die ferroischen Eigenschaften und die magneto­elek­trische Kopplung temperaturabhängig und in elek­trischen sowie magnetischen Feldern untersucht. Ionische Prozesse beim Schalten durch ein hohes elek­trisches Feld werden lokal mit temperatur- und feldabhängiger Rasterkraftmikroskopie untersucht. Dotierungen und die Einstellung des Sauerstoffgehalts werden zur Kontrolle ionischer Effekte eingesetzt.

Collaborative Research Centre SFB 762: Functionality of Oxide Interfaces

Collaborative Research Centre SFB 762: Functionality of Oxide Interfaces

The SFB 762 is a joint initative of the universities Halle-Wittenberg and Leipzig as well as the Max Planck Institute of Microstructure Physics Halle.
The SFB 762 is a follow-up project of the Research Unit 404 "Oxidic Interfaces".
1^st funding period: 01.01.2008-31.12.2011
2^nd funding period: 01.01.2012-31.12.2015
3^rd funding period: 01.01.2016-31.12.2019

The central aim of the Collaborative Research Center 762 (CRC) is the fabrication and characterization of oxide heterostructures with components exhibiting ferroelectric, magnetic, semiconducting, and insulating properties, thus featuring additional degrees of freedom for the design of functional properties. The analysed materials and structures are multifunctional, i.e. in addition to magnetic and ferroelectric properties also electrical and/or optical properties are of general interest for the future application. The central foci of the CRC are functional properties driven by the oxide interfaces and the corresponding coupling via the oxide interfaces. The coupling is determined by the atomic structure as well as charge and spin order at the interface. The coupling can be influenced by external electric and magnetic fields, thus creating the respective functional effects. The coupling can be of different nature, e.g. electro-optical, electric, piezoelectric, magnetoeleastic or magnetoelectric.

A8: Multiferroic 0 3, 2 2, and 1 3 composites

https://www.physik.uni-halle.de/sfb762/projekte/a8/

The aim of the project is the preparation of multiferroic interfaces between magnetic and ferroelectric oxides and the investigation of the interplay between ionic and electronic processes during magnetoelectric switching.

Two central questions concern the contribution of ionic processes to the polarization-dependent tunnel resistance at ferroelectric barriers and to the electric conductivity at multiferroic interfaces. On the materials' site we focus on Ba_1-xSr_xTiO₃ or PbZr_1-xTi_xO₃ in combination with ferrite-spinels MFe₂O₄ (M = Co, Mg, Mn, Ni). Composite multiferroics of different dimensionality are being prepared by various soft-chemistry approaches as well as by pulsed laser deposition (PLD). After phase analysis and determination of the chemical constitution as well as the crystallographic structure, ferroic properties and magnetoelectric coupling are examined in dependence on temperature and electric or magnetic fields. Ionic processes during switching caused by high electrical field will be studied on a local scale applying temperature- and field-dependent scanning force microscopy. Chemical doping and adjustment of the oxygen content are used to control such ionic effects.

1 3 composites will be synthesized using oxide matrices with ordered pores. 2 2 composites are being prepared by spin-coating or epitaxial growth both on commercial substrates and single crystals from the floating zone technique. For 0 3 composites solution-based chemical methods followed by sintering steps are applied. In addition, the eutectic crystallization is used, which in the case of BaTiO₃/CoFe₂O₄ is known to result in strong magnetic coupling. For structural investigations X-ray and neutron diffraction is used. Horizontal buried or vertical interfaces are investigated and manipulated applying the electrical field through the tip of a force microscope. The switching of the electrical polarization requires a large electric field, which in oxides can lead to ionic transport processes (e.g. the generation of oxide defects or decomposition of a surface water layer). Recently developed methods in force microscopy comprising electrochemical strain microscopy (ESM) and local current-voltage curves are employed to analyze ionic processes and their effects on the magnetoelectric coupling.