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Veronika Vera Tinkl

• Eine der zurzeit meistuntersuchten oxidischen Heterostrukturen ist die Grenzfläche zwischen den beiden Bandisolatoren LaAlO3 und SrTiO3. Wird LaAlO3 mit einer Mindestdicke von vier Einheitszellen auf ein TiO2-terminiertes SrTiO3-Substrat epitaktisch aufgewachsen, so entsteht an der Grenzfläche ein zweidimensionales Elektronensystem, dessen Ladungsträgerdichte durch elektrische Felder beeinflusst werden kann. Eine bemerkenswerte Eigenschaft dieses Elektronensystems ist seine negative Kompressibilität, die im Bereich niedriger Ladungsträgerdichten nachgewiesen wurde. Bei den bisher durchgeführten Experimenten wurde die Kapazität von Proben mit 10 und 12 Einheitszellen LaAlO3 gemessen und daraus die elektronische Kompressibilität bestimmt. Für noch dünnere LaAlO3-Filme wird erwartet, dass die auftretende Erhöhung der Kapazität über den geometrischen Wert noch größer wird. In der vorliegenden Dissertation wurden deshalb Heterostrukturen mit deutlich dünneren Filmen von vier EinheitszellenEine der zurzeit meistuntersuchten oxidischen Heterostrukturen ist die Grenzfläche zwischen den beiden Bandisolatoren LaAlO3 und SrTiO3. Wird LaAlO3 mit einer Mindestdicke von vier Einheitszellen auf ein TiO2-terminiertes SrTiO3-Substrat epitaktisch aufgewachsen, so entsteht an der Grenzfläche ein zweidimensionales Elektronensystem, dessen Ladungsträgerdichte durch elektrische Felder beeinflusst werden kann. Eine bemerkenswerte Eigenschaft dieses Elektronensystems ist seine negative Kompressibilität, die im Bereich niedriger Ladungsträgerdichten nachgewiesen wurde. Bei den bisher durchgeführten Experimenten wurde die Kapazität von Proben mit 10 und 12 Einheitszellen LaAlO3 gemessen und daraus die elektronische Kompressibilität bestimmt. Für noch dünnere LaAlO3-Filme wird erwartet, dass die auftretende Erhöhung der Kapazität über den geometrischen Wert noch größer wird. In der vorliegenden Dissertation wurden deshalb Heterostrukturen mit deutlich dünneren Filmen von vier Einheitszellen LaAlO3 mit einem Tieftemperatur Rastersondenmikroskop, das im Ultrahochvakuum betrieben wird, untersucht. Die Reduktion der Filmdicke auf die minimal notwendige Dicke wurde durch die Verwendung eines alternativen Messprinzips, der Kelvin-Sonden Kraftmikroskopie, ermöglicht, da auf ein Topgate verzichtet werden konnte. Eine negative Kompressibilität der Grenzfläche konnte damit über einen großen Ladungsträgerdichtenbereich nachgewiesen werden, was einer Kapazität deutlich über der geometrischen Kapazität entspricht.…
• The interface between the two bandinsulators LaAlO3 and SrTiO3 is currently one of the most actively investigated oxide heterostructures. If LaAlO3 is grown epitaxially with a minimum thickness of four unit cells on a TiO2-terminated SrTiO3 substrate, a two-dimensional electron system is formed at the interface, the carrier density of which can be tuned by electric fields. A remarkable property of the electron system is its negative compressibility, which was found in the region of small carrier densities. In the so far performed experiments the capacitance of samples with 10 and 12 unit cells LaAlO3 was measured, from which the electronic compressibility was deduced. For even thinner LaAlO3-films, the enhancement of the capacitance is expected to increase further. Therefore, heterostructures with considerably thinner films of four unit cells LaAlO3 were investigated in this dissertation using a low temperature ultra-high vacuum scanning probe microscope. The usage of an alternativeThe interface between the two bandinsulators LaAlO3 and SrTiO3 is currently one of the most actively investigated oxide heterostructures. If LaAlO3 is grown epitaxially with a minimum thickness of four unit cells on a TiO2-terminated SrTiO3 substrate, a two-dimensional electron system is formed at the interface, the carrier density of which can be tuned by electric fields. A remarkable property of the electron system is its negative compressibility, which was found in the region of small carrier densities. In the so far performed experiments the capacitance of samples with 10 and 12 unit cells LaAlO3 was measured, from which the electronic compressibility was deduced. For even thinner LaAlO3-films, the enhancement of the capacitance is expected to increase further. Therefore, heterostructures with considerably thinner films of four unit cells LaAlO3 were investigated in this dissertation using a low temperature ultra-high vacuum scanning probe microscope. The usage of an alternative measurement principle, the Kelvin probe microscopy, made the reduction of the film thickness to the minimal value possible, because a topgate was dispensable. Therewith, a negative compressibility of the interface was identified in a wide range of carrier densities, which corresponds to capacitances considerably above the geometric capacitance.…