Forschung

climate

In Situ TEM Gas & Heating

lightning

In Situ TEM Biasing & Heating

Merlin EM

MERLIN EM Direct Electron Detector (DED)

ASTAR – TEM ORIENTATION IMAGING

HoMMage

Das Ziel des CRC/Transregio "Hysterese-Design von magnetischen Materialien für eine effiziente Energieumwandlung: HoMMage" ist es, neue permanentmagnetische und magnetokalorische Materialien zu entwickeln, die effizienter und ressourcenschonender sind als bisherige Materialien und nahe an ihrer physikalischen Grenze eingesetzt werden können. Solche neuen Magnetmaterialien könnten in Zukunft in Energietechnologien wie Windkraft, Elektromobilität und magnetischer Kühlung eingesetzt werden. (TU Darmstadt, Sprecherin: Prof. Dr.-Ing. Oliver Gutfleisch; Weitere antragstellende Hochschule: Universität Duisburg-Essen). Dr. Molina-Luna wird zusammen mit Dr. Baptiste Gault vom MPIE Düsseldorf als Principal Investigator für das Projekt Z01 (Analytische Elektronenmikroskopie und Atomsonden-Tomographie) tätig sein.

European Research Council (ERC) Starting Grant No. 805359—FOXON Functionality of Oxide based devices under Electric-field:Towards Atomic-resolution Operando Nanoscopy (FOXON)

Das Verständnis der Sauerstoffdynamik ist ein Schlüssel zu einer überlegenen Geräteleistung in der Emergenzoxid-Elektronik. Bislang ist es ein unerfüllter Traum, das elektrische Verhalten und die atomare Struktur während des Gerätebetriebs zu korrelieren. Hier stellen wir uns vor, die Kluft zwischen theoretischen Modellen und experimenteller Realität zu überbrücken. Jüngste Fortschritte bei Chips für mikroelektromechanische Systeme (MEMS) für die In-situ-Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) eröffnen aufregende neue Wege in der Forschung im Nanobereich. Die Fähigkeit, Strom-Spannungsmessungen durchzuführen und gleichzeitig die entsprechenden strukturellen, chemischen oder sogar elektronischen Strukturänderungen während des Betriebs eines elektronischen Geräts zu analysieren, wäre ein bedeutender Durchbruch für die Nanoelektronik. Studien mit kontrollierten elektrischen Feldern würden eine noch nie dagewesene Möglichkeit zur Untersuchung von Metalloxid-Funktionsgeräten mit Hilfe eines Lab-on-a-Chip-Ansatzes ermöglichen.

Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) research grant MO 3010/3-1 Operando investigation of resistive switching in electron transparent lamellae of HfOx based RRAM devices

Resistive Random Access Memory (RRAM)-Schalter, auch Memristoren genannt, sind vielversprechende Kandidaten für schnelle nichtflüchtige Speicher. Unter den Übergangsmetalloxiden, die als Funktionsmaterial dienen, haben HfOx und TaOx aufgrund ihrer Leistung und nachgewiesenen Kompatibilität mit der komplementären Metalloxid-Halbleiter-Technologie (CMOS) großes Interesse geweckt. Trotz der enormen Arbeit, die in diesem Forschungsbereich geleistet wurde, wird ein atomistisches Verständnis des Schaltprozesses immer noch viel diskutiert. Es ist ein bisher unerfüllter Traum vieler Wissenschaftler auf diesem Gebiet, die strukturellen und elektronischen Veränderungen in den Funktionsmaterialien, die in den verschiedenen Phasen des Schaltvorgangs (Bildung, Setzen und Zurücksetzen) auftreten, direkt mit atomarer Auflösung zu untersuchen. Auf der Grundlage unseres erst kürzlich etablierten Verfahrens zur in-situ-Kontaktierung und zum Betrieb eines elektronentransparenten fokussierten Ionenstrahls (FIB), der aus einer RRAM-Struktur in Lamellen geschnitten wurde, sind wir nun in der Lage, eine bisher nicht mögliche Reihe von Experimenten vorzuschlagen.

FLAME

Im LOEWE Schwerpunkt „FLAME – Fermi Level Engineering Antiferroelektrischer Materialien für Energiespeicher und Isolatoren“ wird erforscht, wie sich die Eigenschaften von Funktionsmaterialien über deren elektronische Struktur einstellen lassen. Zwölf Arbeitsgruppen aus den Fachbereichen Material- und Geowissenschaften, Chemie sowie Elektrotechnik und Informationstechnik werden bleifreie Antiferroelektrika für Kondensatoren mit hoher Energie- und Leistungsdichte sowie für Hochspannungsisolatoren entwickeln. Diese ermöglichen eine effizientere Wandlung und Übertragung elektrischer Energie aus erneuerbaren Quellen und in der Elektromobilität.