Abscheidung und Charakterisierung von epitaktischen LiNb_xTa_1-xO₃ Schichten

Dieses Teilprojekt beschäftigt sich mit der epitaktischen Abscheidung von LiNb_xTa_1-xO₃ Dünnschichten mit gepulsten Laserabscheidung (PLD) auf Oxid-Substraten. Im Vergleich zu den entsprechenden Volumenmaterialien (3D) können sich die Eigenschaften von dünnen Schichten aufgrund der reduzierten Dimensionalität (2D) deutlich unterscheiden. Außerdem spielen Grenz- und Oberflächen eine deutlich prominentere Rolle als bei Volumenmaterialien. Durch das Einbringen einer mechanischen Verspannung durch eine heteroepitaktische Abscheidung bieten sich zudem neue Freiheitsgrade um die physikalischen Eigenschaften der Schichten gezielt zu modifizieren (Strain Engineering). Das übergeordnete Ziel dieses Teilprojektes ist daher die grundlegende Untersuchung des Wachstumsprozesses von epitaktischen LiNb_xTa_1-xO₃ Dünnschichten über den ganzen Zusammensetzungsbereich von x = 0 bis x = 1 mittels PLD sowie des Einflusses der Wachstumsparameter auf die strukturellen, physikalischen und chemischen Schichteigenschaften. Zu diesem Zweck müssen die Wachstumsbedingungen (Temperatur, Sauerstoffpartialdruck, Targetzusammensetzung, Target-Substrat-Abstand, Laserfluenz/Frequenz) im Hinblick auf eine stöchiometrische Zusammensetzung der Schichten ohne Fremdphasen und hoher struktureller Qualität ohne Rotationsdomänen optimiert werden. Die Verwendung von gitterfehlangepassten Oxid-Substraten erlaubt die Züchtung von heteroepitaktisch verspannten LiNb_xTa_1-xO₃ Schichten.

• Abscheidung von stöchiometrischen, epitaktischen LiNb_xTa_1-xO₃ Schichten (mit x zwischen 0 und 1) mit geringer Defektdichte
• Optimierung der PLD Parameter mit Hilfe eines Machine Learning Ansatzes
• Einfluss von Zusammensetzung, Gitterverspannung und Schichtdicke auf strukturelle, chemische und physikalische Schichteigenschaften

Dr. Jutta Schwarzkopf
Dr. Milena Petkovic
Hyeyeon Cho