Nichtthermische Abscheidung von Schichten und Strukturen

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Synthese von schaltbaren Schichten / Schichtstrukturen mit gepulster Laserdeposition

Schema des PLD-Aufbaus zur epitaktischen Abscheidung von Ge-Sb-Te-Dünnschichten mit Depositionsraten von bis zu 250 nm/min (SM: Probenmanipulator, TM: Targetmanipulator, TMP: Turbomolekularpumpe).
Übersicht über die Bildung epitaktischer Ge2Sb2Te5-Dünnschichten mit heterogener bzw. homogener Vakanzenstruktur.
Einfluss der strukturellen Ordnung von Ge2Sb2Te5-Dünnschichten auf den optischen Reflektivitätskontrast

Rasant zunehmende Datenvolumen erfordern eine stete Weiterentwicklung und Optimierung von Speichertechnologien. Eine vielversprechende Speichertechnologie, mit der gegenwärtige Begrenzungen überwunden werden könnten, sind Phasenwechsel-Speicher (PCM). PCM verwenden elektrisch oder optisch angesteuerte Speicherzellen, in welchen Information nicht-flüchtig gespeichert wird, indem ein Phasenwechsel-Material lokal zwischen amorpher und kristalliner Phase geschalten wird. Die gespeicherte Information kann über den optischen Reflektivitätskontrast oder über die elektrische Leitfähigkeit (beide unterscheiden sich jeweils für die amorphe und die kristalline Phase) wieder ausgelesen werden.

Gegenstand der Untersuchungen dieser Gruppe ist das epitaktische Wachstum von Schichten aus Phasenwechsel-Materialien, die mit nanosekunden-gepulster Laserablationsdeposition (PLD) hergestellt werden, sowie das Studium des Zusammenhangs von Materialeigenschaften und den resultierenden experimentellen Schalteigenschaften. Die Abscheidung solcher Schichten mit PLD schließt damit verbundene Vorteile wie stöchiometrischen Transfer, vergleichsweise hohe Wachstumsraten und den positiven Einfluss energetischer (hyperthermischer) Spezies, die in der Laserablationsplasmakeule vorhanden sind, auf das Epitaxieschichtwachstum mit ein. Das kontrollierte Herbeiführen von Phasenübergängen in diesen Epitaxieschichten zielt darauf ab, tiefere Erkenntnisse über jene atomistischen Mechanismen zu erhalten, die eine Schlüsselrolle beim Schalten innehaben.
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Ausgewählte Publikationen

  • M. Behrens, A. Lotnyk, U. Roß, J. Griebel, P. Schumacher, J.W. Gerlach, B. Rauschenbach
    Impact of disorder on optical reflectivity contrast of epitaxial Ge2Sb2Te5 thin films

    Cryst. Eng. Comm. 20 (2018) 3688-3695

    doi: 10.1039/C8CE00534F

  • A. Lotnyk, I. Hilmi, U. Ross, B. Rauschenbach
    Van der Waals interfacial bonding and intermixing in GeTe-Sb2Te3-based superlattices

    Nano Res. 11 (2018) 1676-1686

    doi.org/10.1007/s12274-017-1785-y

  • I. Hilmi, A. Lotnyk, J.W. Gerlach, P. Schumacher, B. Rauschenbach
    Epitaxial formation of cubic and trigonal Ge-Sb-Te thin films with heterogeneous vacancy structures

    Mater. Design 115 (2017) 138-146

    doi: 10.1016/j.matdes.2016.11.003

  • I. Hilmi, A. Lotnyk, J.W. Gerlach, P. Schumacher, B. Rauschenbach
    Van-der-Waals epitaxy of layered chalcogenide Sb2Te3 thin films grown by pulsed laser deposition

    APL Mater. 5 (2017) 050701

    https://doi.org/10.1063/1.4983403