N. Braun, D. Kalanov, M. Rudolph, V. Roddatis, L.Voß, S. Cremer, H. Bryja, L. Kienle, A. Lotnyk
Synthesis and microstructural characterization of layered Cu–Sb–Te–based thin films 
Appl. Surf. Sci. Adv. 31 (2026) 100911, https://doi.org/10.1016/j.apsadv.2025.100911  

Chalkogenide zählen zu den vielseitigsten funktionalen Materialien, deren Eigenschaften sich durch gezieltes Materialdesign präzise einstellen lassen. In dieser Arbeit wird die Bildung neuer geschichteter Cu–Sb–Te-Strukturen durch die Diffusion von Kupfer in epitaktische Sb_₂Te_₃-Dünnschichten bei Raumtemperatur untersucht. Dabei entsteht unter anderem eine neuartige Phase Cu₇(Sb_0.4Te_0.6)₄, die ihre epitaktische Ausrichtung beibehält und sich bei In-situ-Erwärmung mittels Röntgendiffraktion in Cu_₇Te_₄ umwandeln kann. 

A. Lotnyk, T. Dankwort, M. Behrens, L. Voß, S. Cremer, L. Kienle,  
In situ atomic-scale observation of transformation from disordered to ordered layered structures in Ge-Sb-Te phase change memory thin films 
Acta Materialia 266 (2024) 119670, https://doi.org/10.1016/J.ACTAMAT.2024.119670  

Ge-Sb-Te-Dünnschichten (GST) sind zentrale Materialien für Phasenwechsel-Speichertechnologien. Ihre Eigenschaften werden maßgeblich durch strukturelle Leerstellen und deren Anordnung bestimmt. Mithilfe von In-situ-Elektronenmikroskopie mit atomarer Auflösung konnte erstmals direkt beobachtet werden, wie sich GST von einer ungeordneten zu einer geordneten geschichteten Struktur umwandelt. Dabei werden Mechanismen der Leerstellenordnung, Phasenkoexistenz, schervermittelte Strukturtransformationen sowie ungewöhnliche Kornwachstumsprozesse sichtbar. 

H. Gu, J. Rohmer, J. Jetter, A. Lotnyk, L. Kienle, E. Quandt, R.D. James 
Exploding and weeping ceramics 
Nature 599 (2021) 416-420, 
https://doi.org/10.1038/s41586-021-03975-5  

Keramische Materialien finden breite Anwendung – von elektronischen Bauelementen bis hin zu medizinischen Implantaten – sind jedoch aufgrund ihrer Sprödigkeit normalerweise mechanisch wenig belastbar. In dieser Studie wurde ein neuartiger Ansatz zur Herstellung einer reversiblen Formgedächtniskeramik entwickelt. Ein internationales Forschungsteam der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, des Leibniz-Instituts für Oberflächenmodifizierung (IOM) und der University of Minnesota zeigte, dass ein chemisch homogenes keramisches System ohne kurzreichweitige Ordnung auf der Nanoskala außergewöhnliche funktionale Eigenschaften aufweist. Moderne Transmissionselektronenmikroskopie lieferte dabei entscheidende Einblicke in die atomare Struktur dieser Materialien. 

A. Lotnyk, U. Ross, T. Dankwort, I. Hilmi, L. Kienle, B. Rauschenbach 
Atomic structure and dynamic reconfiguration of layered defects in van der Waals layered Ge-Sb-Te based materials 
Acta Materialia 141 (2017) 92-96, https://doi.org/10.1016/J.ACTAMAT.2017.09.012  

Ge-Sb-Te-Legierungen gehören zu den wichtigsten Materialsystemen für zukünftige nichtflüchtige Speichertechnologien. In dieser Arbeit wurde mithilfe hochauflösender Elektronenmikroskopie die atomare Struktur von Doppelschichtdefekten in van-der-Waals-ähnlich geschichteten GST-Materialien aufgeklärt. Experimente mit fokussierten Elektronenstrahlen zeigen, wie solche Defekte entstehen und wie sich van-der-Waals-ähnliche Zwischenschichten dynamisch rekonfigurieren können. Die Ergebnisse liefern wichtige Einblicke in atomare Schaltmechanismen in geschichteten Phasenwechselmaterialien. 

A. Lotnyk, S. Bernütz, X. Sun, U. Ross, M. Ehrhardt, B. Rauschenbach 
Real-space imaging of atomic arrangement and vacancy layers ordering in laser crystallised Ge₂Sb₂Te₅ phase change thin films 
Acta Materialia 105 (2016) 1-8, https://doi.org/10.1016/J.ACTAMAT.2015.12.010  

Kristalline Phasen von Ge_₂Sb_₂Te_₅-Dünnschichten spielen eine zentrale Rolle für zukünftige nichtflüchtige Speichertechnologien. Mithilfe moderner Elektronenmikroskopie wurde die lokale atomare Struktur dieser Materialien direkt abgebildet. Dabei zeigte sich, dass strukturelle Leerstellen dynamisch Schichten bilden und sich unter Elektronenstrahlbestrahlung wieder auflösen können. Diese Beobachtungen verdeutlichen die hohe strukturelle Flexibilität des atomaren Gitters und liefern wichtige Erkenntnisse über die Kontrolle von Unordnung in GST-Materialien. 

• Analytische, aberrationskorrigierte hochauflösende Rastertransmissionselektronenmikroskopie 

• In-situ Transmissionselektronenmikroskopie 

• Strukturaufklärung von Nanostrukturen, Grenzflächen und Defekten 

• Dünne Schichten und Heterostrukturen 

Wir bieten Masterarbeitsthemen zur Erforschung der atomaren Struktur, Dynamik und Modifikation schaltbarer Oberflächen im Kontext mikroelektronischer Anwendungen an.