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Robert Bartel

• Das Material BaPbO3 ist aufgrund vorhergesagter topologischer Eigenschaften, einer starken Spin-Bahn-Kopplung, effektivem Einbandverhalten, hoher Ladungsträgerdichte und supraleitenden Eigenschaften unter homogener Bismut-Dotierung von großem wissenschaftlichem Interesse. An der Grenzfläche zwischen dünnen Schichten aus BaPbO3 und BaBiO3 kann eine verspannungsinduzierte, quasi-zweidimensionale supraleitende Phase induziert werden. Im Rahmen dieser Arbeit werden epitaktische BaPbO3-Monolagen sowie BaPbO3-BaBiO3-Bilagen, die mittels gepulster Laserablation synthetisiert wurden, strukturell charakterisiert und auf ihre elektronischen Transporteigentschaften hin untersucht. Ein besonderes Augenmerk gilt dabei den Quanteneffekten bei tiefen Temperaturen. Die in dieser Arbeit untersuchten BaPbO3-Monolagen unterschiedlicher Schichtdicken wurden auf den Substratmaterialien SrTiO3 und MgO aufgewachsen. Reziproke Raumkarten der Proben deuten auf eine vorliegende tetragonale Verspannung, bzw.Das Material BaPbO3 ist aufgrund vorhergesagter topologischer Eigenschaften, einer starken Spin-Bahn-Kopplung, effektivem Einbandverhalten, hoher Ladungsträgerdichte und supraleitenden Eigenschaften unter homogener Bismut-Dotierung von großem wissenschaftlichem Interesse. An der Grenzfläche zwischen dünnen Schichten aus BaPbO3 und BaBiO3 kann eine verspannungsinduzierte, quasi-zweidimensionale supraleitende Phase induziert werden. Im Rahmen dieser Arbeit werden epitaktische BaPbO3-Monolagen sowie BaPbO3-BaBiO3-Bilagen, die mittels gepulster Laserablation synthetisiert wurden, strukturell charakterisiert und auf ihre elektronischen Transporteigentschaften hin untersucht. Ein besonderes Augenmerk gilt dabei den Quanteneffekten bei tiefen Temperaturen. Die in dieser Arbeit untersuchten BaPbO3-Monolagen unterschiedlicher Schichtdicken wurden auf den Substratmaterialien SrTiO3 und MgO aufgewachsen. Reziproke Raumkarten der Proben deuten auf eine vorliegende tetragonale Verspannung, bzw. ein kubisches Wachstum auf dem jeweiligen Substratmaterial hin. Die Kombination aus Unordnung, eingeschränkter Dimensionalität und starker Spin-Bahn-Kopplung äußert sich in klaren Signaturen der schwachen Antilokalisierung (WAL) in Magnetotransportdaten. In Abhängigkeit der Temperatur wird der damit zu erwartende metallische (symplektische) Grundzustand durch einen Beitrag der Elektron-Elektron-Wechselwirkung (EEI) überlagert, was letztendlich zu einem logarithmischen Anstieg des elektrischen Widerstands mit abnehmender Temperatur führt. Im Rahmen der Arbeit wird eine iterierende Fitroutine vorgestellt, mit deren Hilfe der wechselseitige Einfluss der Quanteninterferenzen (QI) sowie der EEI auf den elektrischen Transport konsistent ermittelt werden kann. Die QI lassen sich in den untersuchten Proben unter senkrecht einwirkendem Magnetfeld mit der Theorie nach Hikami, Larkin und Nagaoka unter Erweiterung um einen dimensionalen 2D-3D-Übergang beschreiben. Dabei spielt der Übergang von schwacher Lokalisierung (WL) zu WAL eine entscheidende Rolle. Der Vergleich der extrahierten Transportstreuzeit mit der Spin-Bahn-Streuzeit deutet auf ein gleichzeitiges Vorliegen des D'yakonov-Perel'- und des Elliott-Yafet-Spinrelaxationsmechanismus hin, wobei ersterer tendenziell mit abnehmender Schichtdicke und zunehmender mittlerer freier Weglänge an Relevanz gewinnt. Schließlich zeigt der gemessene anisotrope Magnetwiderstand ebenfalls den zweidimensionalen Charakter der hier untersuchten Dünnfilmproben, wobei Magnetwiderstandsdaten unter parallel zur Filmoberfläche einwirkendem Magnetfeld am besten durch Einbeziehung des Aharanov-Bohm-Effekts beschrieben werden können. In BaPbO3-BaBiO3-Bilagen beeinflussen neben den Effekten der QI und EEI noch supraleitende Fluktuationen den elektrischen Transport oberhalb der kritischen Temperatur, welche hier bei etwa 4K liegt. Ein Vergleich der charakteristischen Längen der jeweiligen Effekte mit der Schichtdicke deutet ein komplexes Verhalten, verursacht aufgrund mehrerer dimensionaler Übergänge, im Temperaturbereich bis maximal 20K an.…