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Masterarbeit mit Georg-Simon-Ohm-Preis 2022 ausgezeichnet

[09|09|2022]

Luis Azevedo Antunes erhält den Georg-Simon-Ohm Preis auf der Jahrestagung der Deutschen Physikalischen Gesellschaft verliehen

 

Luis Azevedo Antunes studierte Physikalische Technik im Bachelor und anschließend Mikro- und Nanotechnik. Seine Masterarbeit fertigte er im Labor für Modellbildung und Simulation bei Prof. Alfred Kersch an. Zweitprüfer war Prof. Ney Moreira. Seitdem promoviert er an der Hochschule München kooperativ zusammen mit der Technischen Universität Dresden.

 

Für seine Masterarbeit mit dem Titel „Die Auswirkungen von Sauerstoffdefekten auf die Bildung der ferroelektrischen Phase in dotiertem HfO2 auf Basis von Dichtefunktional-Rechnungen“ erhielt er von der Deutschen Physikalischen Gesellschaft (DPG) den Georg-Simon-Ohm-Preis 2022.

 

Die Preisverleihung fand Anfang September 2022 auf der DPG-Jahrestagung statt, der größten Physiktagung in Europa. Luis Azevedo Antunes stellte den Inhalt der Arbeit in einem halbstündigen Vortrag auf der Tagung in Regensburg vor.

 

Inhalt der ausgezeichneten Masterarbeit

 

Hafniumoxid und Modifikationen mit Dotierung sind Keramiken, deren ferroelektrische Eigenschaften erst vor zehn Jahren entdeckt wurden. Die angedachten Anwendungen in der Informationstechnik sind nichtflüchtige Massenspeicher, die in Geschwindigkeit, Skalierbarkeit und Leistungsverbrauch anderen Konzepten überlegen sind, sowie Transistoren, deren Leistungsbedarf unter bisher als grundgesetzlich angenommenen Mindestwerten liegen. Die vorteilhaften Eigenschaften beruhen auf der Stabilität einer polar-orthorhombischen, ferroelektrischen Kristallphase, dessen Polarisationsrichtung den Informationsspeicher darstellt. Die Aussicht auf Beherrschung dieses Materialsystems hat in den letzten Jahren zu weltweiten Forschungsanstrengungen geführt. Ein zu lösendes Problem ist dabei die Zuverlässigkeit der Informationsspeicherung. Diese leidet unter sehr vielen Schaltvorgängen. Der wesentliche Grund dafür ist das relativ starke elektrische Feld, welches für den Schaltvorgang erforderlich ist, um die Aktivierungsenergie für die Umpolarisation zu überwinden. Die Aktivierungsenergie ist für jede chemische Reaktion die wichtigste Kenngröße, eine Verringerung, z.B. durch Katalysatoren, kann gewaltige Vorteile bringen. Im elektronischen Zusammenhang kann eine kleine Verringerung der Aktivierungsenergie die Zuverlässigkeit in den erforderlichen Bereich bringen.

 

Luis hat in seiner Masterarbeit diese Aktivierungsenergien für dotiertes HfO2 mit verschiedenen Dotierstoffen sowie unterschiedlichem Sauerstoffgehalt berechnet. Dazu erstellte er eine Simulationsumgebung unter Kombination verschiedener numerischer Verfahren, die am Ende den sogenannten Reaktionspfad mit der Aktivierungsenergie ergibt. Die Analyse der Ergebnisse zeigt, dass die Aktivierungsenergie sich merklich modifizieren lässt.

 

Eine Darstellung der Arbeit ist auch im aktuellen Physik Journal der DPG publiziert: Luis Azevedo Antunes, „Formbare Barrieren“, Physik Journal 08 / 2022, Seite 71.

 

Prof. Dr. Alfred Kersch