Techn. University, Diss., 2006--München.

Zwickau, Techn. Universiẗat, Diss., 1999--Chemnitz.

Techn. Universiẗat, Diss., 2004--Berlin.

Perovskite manganites are known for their rich physics, which already in single crystals is determined by a complex interplay between magnetism, Jahn--Teller distortions, strong manganese multivalency, and the partly covalent character of the manganese--oxygen bonds. When grown as thin films, various emergent phenomena at interfaces could prove helpful for the development of novel oxide-based electronics. There is however a missing link between bulk and film properties, which can to some degree be ascribed to the fact that bulk and film samples often simply require different preparation methods and experimental probes. It should however be possible to achieve a better overall understanding with the help of theoretical methods describing the local MnO$_6$ cluster. Correspondingly, in this thesis we study the relation between the local electronic and structural ground state that also classifies bulk manganites, and the occurrence of emergent distortion and reconstruction phenomena in thin-film manganites. X-ray spectroscopic methods were used in conjunction with multiplet theory, where we combined several experimental probes to determine the properties of the manganese ions and examine valence reconstruction mechanisms, in doped and undoped LaMnO$_3$ thin films. Previous results with electron microscopy hint at the occurrence of electronic reconstruction phenomena in LaMnO$_3$ grown on SrTiO$_3$, which might produce a high-mobility two-dimensional electron gas similar to the one seen for LaAlO$_3$ on SrTiO$_3$. In this work, resonant x-ray reflectometry was used to obtain valence profiles with high precision. Films of thicknesses $\sim{}5$ and $12\;\text{nm}$ show strong indications for valence reconstruction phenomena of that kind, though no clear proof of electronic reconstruction can be brought forward. Bulk orthorhombic phases of La$_{1-x}$Sr$_x$MnO$_3$ variants with small Sr doping $x$ are known to be characterized by cooperative Jahn--Teller distortions that break the Mn$^{3+}$ $3d$ degeneracy, where the onset of long-range orbital order is controlled by the doping level and thermal fluctuations. We show that in a thin film, orbital order can also be established by the substrate, whereby a very small strain can lead to a strong orbital polarization with sizable $3d$ level splittings. Previous studies of bulk and film La$_{1-x}$Sr$_x$MnO$_3$ samples rendered partly conflicting results on the magnetic properties, where the reported Mn moments cover almost the full range between $0$ and $4\;\mu_\text{B}$. Here we establish a high--spin local moment around $3.7\;\mu_\text{B}$ for the Mn$^{3+}$ ion, which is largely immune to crystal field and doping and thus suggests dead layer scenarios explaining the small degrees of magnetization in some of the reported thin film systems. / Perowskit-Manganite sind bekannt für ihre reichhaltige Physik, die bereits in Einkristallen durch ein komplexes Zusammenspiel von Magnetismus, Jahn--Teller-Verzerrungen, starke Multivalenz von Mangan und den teilweise kovalenten Charakter der Mangan--Sauerstoff-Bindungen bestimmt ist. In dünnen Filmen könnten sich verschiedene emergente Phänomene an den Grenzflächen hilfreich für die Entwicklung neuartiger oxidbasierter Elektronik erweisen. Es fehlt allerdings noch der Zusammenhang zwischen den Bulk- und Filmeigenschaften, was sich zum Teil einfach darauf zurückführen lässt, dass Bulk- und Filmproben oft verschiedene Methoden zur Herstellung und Untersuchung erfordern. Es sollte jedoch möglich sein, mit Hilfe theoretischer Methoden die den MnO$_6$-Cluster beschreiben, ein besseres allgemeines Verständnis zu erlangen. Dementsprechend untersuchen wir in dieser Dissertation den Zusammenhang zwischen dem lokalen elektronischen und strukturellen Grundzustand der auch Bulk-Manganite klassifiziert, und dem Auftreten emergenter Verzerrungs- und Rekonstruktionsphänomene in Dünnfilm-Manganiten. Röntgenspektroskopische Methoden wurden zusammen mit Multiplett-Theorie für dotierte und undotierte LaMnO$_3$-Filme genutzt, wobei wir verschiedene Messmethoden kombiniert haben, um die Eigenschaften der Manganionen zu bestimmen und Valenzrekonstruktionsmechanismen zu untersuchen. Frühere Ergebnisse aus der Elektronenmikroskopie geben Hinweise auf das Auftreten elektronischer Rekonstruktion in LaMnO$_3$-Filmen auf SrTiO$_3$, was zu einem zweidimensionalen Elektronengas von hoher Mobilität führen kann, ähnlich dem in LaAlO$_3$ auf SrTiO$_3$. In dieser Arbeit wurde resonante Röntgenreflektometrie genutzt um Valenzprofile mit hoher Genauigkeit zu erhalten. Filme der Dicken $\sim{}5$ und $12\;\text{nm}$ zeigen starke Hinweise auf derartige Valenzrekonstruktionsphänomene, allerdings kann kein klarer Beweis für elektronische Rekonstruktion erbracht werden. Die orthorhombischen Phasen von Bulk-La$_{1-x}$Sr$_x$MnO$_3$ mit kleiner Sr-Dotierung $x$ sind bekanntlich charakterisiert durch kooperative Jahn--Teller-Verzerrungen, die die $3d$-Entartung von Mn$^{3+}$ aufheben, wobei das Auftreten langreichweitiger orbitaler Ordnung durch den Dotierungsgrad sowie thermische Fluktuationen bestimmt wird. Wir zeigen dass in einem dünnen Film orbitale Ordnung auch durch das Substrat hergestellt werden kann, wodurch eine sehr kleine Verspannung zu einer starken orbitalen Polarisation mit beträchtlichen $3d$-Niveauaufspaltungen führen kann. Frühere Studien von Bulk- und Filmproben von La$_{1-x}$Sr$_x$MnO$_3$ lieferten zu den magnetischen Eigenschaften teilweise widersprüchliche Ergebnisse, in denen die gezeigten Mn-Momente beinahe den kompletten Bereich von $0$ bis $4\;\mu_\text{B}$ ausfüllen. Hier bestimmen wir ein lokales Moment von etwa $3.7\;\mu_\text{B}$ für das Mn$^{3+}$-Ion. Dieser hohe Spin ist weitgehend unabhängig von Kristallfeld und Dotierung, was auf Dead-Layer-Szenarios hindeutet, die die niedrige Magnetisierung in einigen der gezeigten Dünnfilmsysteme erklären würden.

Thin films become more and more important in science and industry. The main objective of this work was the expanding of the measurement capabilities of the XRD 3000PTS to the field of thin films. The success of the changes was documented by maesurements on TiC thin films. / Dünne Schichten gewinnen in Forschung und Industrie zunehmend an Bedeutung. Ziel der Arbeit war es deshalb, den Einsatzbereich des vorhandenen Diffraktometers XRD 3000PTS auf Untersuchungen an dünnen Schichten zu erweitern. Der Erfolg der Veränderungen konnte mit Messungen an einer TiC Probenserie bestätigt werden.

Universiẗat, Diss., 2000--Freiburg (Breisgau).

Universiẗat, Diss., 2000--Konstanz.

Universiẗat, Diss., 2003--Tübingen.

University, Diss., 2005--Frankfurt (Main).

Diplomová práce nastiňuje problémy spojené s výrobou a analýzou tenkých vrstev DLC:H. Tyto vrstvy jsou ve středu zájmu mnoha vědeckých pracovníků již po několik desetiletí. V současné době existuje mnoho technik pro přípravu a analýzu. Příprava DLC vrstev má zásadní vliv na jejich vlastnosti a možnosti použití. Je zde mnoho kritérií jak vrstvy posuzovat. V této práci jsou studovány vlastnosti DLC:H vrstev připravených na substrát krystalického křemíku metodou RF-PECVD a následně jsou studovány mechanické, tribologické a optické vlastnosti. Jsou zde využity techniky jako XPS, Ramanova spektroskopie, reflektometrie, měření tvrdosti a adheze. Část práce se zabývá modelováním DLC z prvních principů. Pro tento účel je využito prvoprincipiálního programu Abinit který je šířen pod GPL. Je studována otázka přípravy vstupních dat s ohledem na konvergenci výsledků. Pozornost je také věnována výpočtu vibračních spekter ve středu Brillouinovy zóny ( bod) a celkové hustotě elektronových stavů clusteru DLC v supercele tvaru krychle. Tyto výsledky mohou být porovnány s experimentálně získanými daty z Ramanovy spektroskopie, respektive z XPS spektra valenčního pásu