Ladungsfluktuationen in ferroelektrischem HfO2 (A07*)

• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 425217212

Während die stationären Eigenschaften von Ferroelektrika (FE) bis in den Nanometerbereich erforscht werden können, wurden die dynamischen Polarisationsänderungen bisher hauptsächlich in makroskopischen Komponenten untersucht. In diesem Projekt sollen erstmals spontane Ladungsfluktuationen einer einzelnen ferroelektrischen Domäne auf einer Zeitskala von Nanosekunden nachgewiesen werden, indem Quantenpunkte als lokale Reporter des elektrischen Feldes eingesetzt werden. Das Projekt konzentriert sich auf das Dünnschicht-FE Hafniumdioxid (HfO2), in dem Sauerstoffleerstellen eine entscheidende Rolle für die Stabilisierung der Ferroelektrizität spielen und Fluktuationen in HfO2 von größerer Bedeutung sein könnten als in traditionellen FE. Durch gezielte Materialsynthese und spektroskopische Charakterisierung der Punktdefekte wird die Konzentration verschiedener Arten von Sauerstoffleerstellen mit dem Auftreten von Polarisationsfluktuationen korreliert, um neue Einblicke in die Entstehung und Stabilisierung von Ferroelektrizität in HfO2 zu gewinnen.

• DFG-Verfahren: Sonderforschungsbereiche
• Teilprojekt zu: SFB 1432: Fluktuationen und Nichtlinearitäten in klassischer und Quantenmaterie jenseits des Gleichgewichts
• Antragstellende Institution: Universität Konstanz
• Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter: Professorin Dr. Martina Müller; Dr. Ron Tenne