Properties of epitaxial LaCrO3 thin films grown by sputtering

Diese Masterarbeit untersucht epitaktisch gewachsene Lanthanchromat-Dünnschichten (LaCrO3, LCO), die mittels Radiofrequenz (RF) Magnetronsputtering auf verschiedenen Perowskitsubstraten unter definierten epitaktischen Spannungszuständen hergestellt wurden. Im Mittelpunkt steht dabei die detaillierte Analyse ihres elektronischen Transportverhaltens. Zu Beginn war es infolge einer Relokalisierung des Equipments notwendig, das verwendete Sputtersystem vollständig neu aufzubauen, zu kalibrieren und in Betrieb zu nehmen, um eine hohe Kristallqualität und reproduzierbare Wachstumsbedingungen zu gewährleisten. Eine strukturelle Charakterisierung mittels Röntgenbeugung, Röntgenreflektivität, reziproker Raumabbildungen und Rasterkraftmikroskopie bestätigte ein kohärentes epitaktisches Wachstum sowie eine ausgeprägte Stufen-Terrassen-Morphologie der Oberflächen.Während alle unter epitaktischer Spannung gewachsenen Filme, wie auch das entsprechende Bulkmaterial, elektrisch isolierend sind, zeigen temperaturabhängige Widerstandsmessungen ein metallisches Verhalten für LCO Filme auf TiO2-terminierten SrTiO3 (STO) Substraten. Dieses wird auf die polare Diskontinuität an der LCO/STO-Grenzfläche zurückgeführt. Darüber hinaus treten im Aufwärmzyklus der Messungen bei bestimmten Temperaturen ausgeprägte Anomalien im Widerstandsverlauf auf, deren Stärke sowohl von der verwendeten Temperaturänderungsrate während der Messung als auch vom nachträglichen Annealing der Filme beeinflusst wird. Diese Anomalien zeigen sich weitgehend unabhängig von äußeren Magnetfeldern und deren Orientierung, was auf elektronische oder ionische Relaxationsprozesse an der Grenzfläche beziehungsweise auf defektbedingte Mechanismen als deren Ursache schließen lässt. Magnetischen Messungen werden vom Diamagnetismus des STO-Substrats sowie von ferromagnetischen Beiträgen aufgrund von Verunreinigungen im gleichen Substrat dominiert, sodass die Antiferromagnetismus-Signatur der LCO Filme nicht eindeutig erkennbar ist. Insgesamt weisen die Ergebnisse darauf hin, dass grenzflächeninduzierte Ladungsumverteilungen maßgeblich zum metallischen Verhalten der LCO/STO-Heterostrukturen beitragen.