Diese Doktorarbeit zielte darauf ab, Wissenslücken in der Oxidelektronik durch die Kombination von Synthese, makroskopischen und mikroskopischen Untersuchungen sowie Gerätecharakterisierung zu schließen. Mit Hilfe der reaktiven Molekularstrahlepitaxie (RMBE) und anderen physikalischen Gasphasenabscheidungstechniken (PVD) wurden hochqualitative Halbleiter-Heterostrukturen präzise hergestellt. Der Schwerpunkt lag dabei auf der Entwicklung und dem Einfluss von Texturen in Dünnschichten, insbesondere in memristiven Systemen mit Metall-Isolator-Metall (MIM)-Strukturen.

Zu Beginn wurden 23 nm TiN₁₋ₓ Dünnschichten auf c-geschnittenem Saphir untersucht, die eine biaxiale Textur und eine gestreckte Kornstruktur aufwiesen, beeinflusst durch den Substratschnitt. Besonders bemerkenswert war, dass TiN₁₋ₓ Schichten mit hoher Stickstoffdefizienz eine Korngrenzendissoziation zeigten, was sie als ohmsche Elektrode in memristiven Geräten vorteilhaft macht.

Anschließend wurden Texturen in HfO₂ Dünnschichten entwickelt, die als elektrische Isolatorschicht in MIM-Strukturen dienen. Durch das Wachstum bei erhöhter Temperatur mittels RMBE konnten deutliche (001)- oder (111)-Texturen auf (111)-texturiertem TiN₁₋ₓ erzeugt werden, was resistive Schalten beeinflusste. Dichtefunktionaltheorie (DFT) Berechnungen zeigten eine Verbindung zwischen der atomaren Struktur der Korngrenzen und den beobachteten Variationen der Formierungsspannung beim resistiven Schalten.

Zusätzlich wurde die Mikrostrukturentwicklung von amorphem HfO₂ während In-situ-Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) und 4D-Scanning-TEM (4D-STEM) Heizexperimenten untersucht. Es wurde beobachtet, dass die Kristallisation in die monokline Phase bei 180 °C einsetzte und die Texturentwicklung die Formierungsspannung verbesserte.