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Robert Andreas Gruhl

• 5d-Übergangsmetalloxide sind zuletzt zunehmend in den Fokus der Forschung gerückt aufgrund des Wechselspiels zwischen Elektronen-Wechselwirkungen und einer starken Spin-Bahn-Kopplung, die eine vergleichbare Größe aufweisen und damit die Eigenschaften der Materialien gemeinsam beeinflussen. Dies führt zur Ausbildung zahlreicher neuer Phasen wie Spin-Bahn Mott-Isolatoren, Quantum Spin Liquids und topologische Semimetalle. SrIrO3 ist als Teil dieser Materialklasse von großem Interesse, da sich seine Eigenschaften von externen Kontrollparametern, wie Verspannung oder Schichtdicke, stark verändern lassen. In dieser Arbeit wird chemischer Druck per Substitution von Sr durch Ca in Form von Sr1−xCaxIrO3/SrTiO3(001) Dünnfilmen als Kontrollparameter eingesetzt, um dessen Effekt auf die physikalischen Eigenschaften der Filme zu untersuchen. Dieses Materialsystem ist bisher noch wenig erforscht, da die Perowskit-Struktur der beiden Ausgangsmaterialien, SrIrO3 und CaIrO3, lediglich metastabil5d-Übergangsmetalloxide sind zuletzt zunehmend in den Fokus der Forschung gerückt aufgrund des Wechselspiels zwischen Elektronen-Wechselwirkungen und einer starken Spin-Bahn-Kopplung, die eine vergleichbare Größe aufweisen und damit die Eigenschaften der Materialien gemeinsam beeinflussen. Dies führt zur Ausbildung zahlreicher neuer Phasen wie Spin-Bahn Mott-Isolatoren, Quantum Spin Liquids und topologische Semimetalle. SrIrO3 ist als Teil dieser Materialklasse von großem Interesse, da sich seine Eigenschaften von externen Kontrollparametern, wie Verspannung oder Schichtdicke, stark verändern lassen. In dieser Arbeit wird chemischer Druck per Substitution von Sr durch Ca in Form von Sr1−xCaxIrO3/SrTiO3(001) Dünnfilmen als Kontrollparameter eingesetzt, um dessen Effekt auf die physikalischen Eigenschaften der Filme zu untersuchen. Dieses Materialsystem ist bisher noch wenig erforscht, da die Perowskit-Struktur der beiden Ausgangsmaterialien, SrIrO3 und CaIrO3, lediglich metastabil ist. In Dünnfilmen ist es jedoch möglich, diese Kristallstruktur mittels epitaktischer Stabilisierung zu realisieren. Im Rahmen dieser Arbeit werden erstmals Sr1−xCaxIrO3 Dünnfilme systematisch über den gesamten Substitutionsbereich 0 ≤ x ≤ 1 hinweg untersucht. Dafür werden die Filme mittels Metallorganischer Aerosol Deposition hergestellt, was eine Vakuum-freie Depositionstechnik darstellt, die eine präzise Kontrolle der Substitution ermöglicht. Die Perowskit-Struktur kann über den gesamten Substitutionsbereich hinweg stabilisiert werden. Bei kleinen Substitutionsleveln kommt es zur Ausbildung eines auffälligen Maximums der out-of-plane-Gitterkonstante. Diese Beobachtung wird vom Auftreten eines anomalen Hall-Effekts über weite Teile des Substitutionsbereichs hinweg begleitet, was ein Anzeichen für eine magnetische Ordnung der Filme darstellt. Weil das naheliegende Szenario einer ferromagnetischen Ordnung jedoch ausgeschlossen werden kann, könnte dies ein Hinweis auf eine mögliche antiferromagnetische Ordnung sein, welche in Kombination mit dem anomalen Hall-Effekt wiederum auf Altermagnetismus hindeuten könnte.…