Herstellung

Teilprojekt A

Massivkeramiken, Fachgebiet Nichtmetallische Anorganische Werkstoffe

Leitung: Dr. Jurij Koruza

Das Hauptziel dieses Teilprojekts ist die Herstellung von neuen, bleifreien Antiferroelektrika in der Form von Massivkeramiken. Hierzu werden zunächst die einzelnen Schritte der Festkörpersynthese und die Reaktionssequenz untersucht. Im Weiteren werden das Sinterverfahren und die Mechanismen der Gefügebildung erforscht und der Einfluss der einzelnen Gefügeparameter (Porosität, Korngröße, Domänengröße) auf die dielektrischen und antiferroelektrischen Eigenschaften experimentell bestimmt. Die hergestellten Massivkeramiken mit optimalem Gefüge werden in anderen Teilprojekten für die Bestimmung der komplexer Kristallstruktur und Elektronenstruktur angewendet.

Abbildung 1. Exemplarische Studie des Herstellungsverfahrens von Na1/2Bi1/2TiO3-SrTiO3 Massivkeramiken mit Relaxor-ferroelektrischen Eigenschaften [1]. Die Reaktionssequenz wurde mittels Röntgenbeugung (links) und thermischer Analyse (Mitte) bestimmt. Unterschiedliche Zerfalltemperaturen der Karbonate und der Reaktionen führten zum inhomogenen Keramikpulver und der Bildung eines Korn-Schale Gefüges (rechts), wodurch die dielektrischen und elektromechanischen Eigenschaften beeinflusst wurden.

[1] Koruza et al., J. Eur. Ceram. Soc. 36, 1009 (2016).

Dünnschichten, Fachgebiet Dünne Schichten

Leitung: Prof. Dr. Lambert Alff

Dünne Schichten bieten sich als ideale Modellsysteme an, da sie epitaktisch und einkristallin gewachsen werden können. Zusätzlich lässt sich der Grad der Verspannung sowie die Dotierung einstellen. Dies ermöglicht eine Untersuchung der einzelnen Einflussgrößen unabhängig von anderen Effekten und die Korrelation zu den gemessenen strukturellen und elektronischen Eigenschaften.

Als Basis wird das Mischsystem NaNbO3 – AgNbO3 untersucht, welches bereits im Bereich bleifreier Antiferroelektrika etabliert ist. Dabei wird zu Beginn die Zusammensetzung mittels Pulsed Laser Deposition (PLD) eingegrenzt und anschließend mit Molecular Beam Epitaxy (MBE) verfeinert.

Nachdem geeignete Abscheidebedingungen etabliert sind, wird der Einfluss der Art des Dotierelements als auch deren Konzentration untersucht, sowie der Einfluss von induzierter Verspannung mittels geeigneter Substratwahl.