Rechnergestützte Modellierung von Vielschichtsystemen für nanoskopische ferroelektrische Speicher

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Die weitere Miniaturisierung und Entwicklung von Rechenspeichern der nächsten Generation kann möglicherweise auf der Grundlage von ferroelektrischen ABO3 Vielschichtsystemen und verwandten Vier-Komponenten-Systemen erfolgen. In diesem Zusammenhang tritt das Problem auf, daß solche Filme oft ihre ferroelektrischen Eigenschaften verlieren, wenn die Schichtdicken eine Größenordnung von 5-10 nm erreichen bzw. unterschreiten. Es ist derzeit unklar, ob dieser Verlust der ferroelektrischen Eigenschaften auf Defekte zurückzuführen ist, oder ob es sich dabei um eine intrinsische Eigenschaft nanoskopischer Perovskitfilme handelt. Zudem interessiert, wie die ferroelektrischen Eigenschaften solcher Filme gegebenenfalls stabilisiert werden können, um die für Rechnerchips notwendigen schnellen Schaltzeiten zu erreichen. In diesem Projekt sollen nanoskopisch dünne Schichtstrukturen mit Hilfe von quantenchemischen Berechnungen untersucht werden. Ziel der Untersuchungen ist es, Aussagen über die physiko-chemischen und ferroelektrischen Eigenschaften dieser Systeme zu gewinnen. Grundlage der Berechnungen soll ein semi-empirisches Schalenmodell gestützt auf effektive quantenchemische und physikalische ab-initio Verfahren der Strukturberechnung sein. Als Ergebnis erhoffen wir begründete Aussagen über Struktur und Zusammensetzung solcher ferroelektrischen Hochleistungs-Speicherchips machen zu können.