HRTEM-Querschnittsabbildung einer mittels PLD erzeugten, 8 nm dünnen epitaktischen Pb(Zr,Ti)O3-Schicht auf SrRuO3-Elektrode
Nichtlineares Verhalten einer Bi4Ti3O12-Silizium-Struktur (Resonanzverschiebungen in Abhängigkeit von der Anregungsamplitude)
wie oben; resultierender Signalpegel in der Sendeamplituden/Frequenzebene

Forschung » Oxidische Nanostrukturen (ON)
∴ ON2 » Struktur nanoskaliger Ferroelektrika

Einfluß von Dimensions- und Mikrostruktureffekten auf die nichtlinearen dielektrischen Eigenschaften von nanoskaligen Ferroelektrika

Projektleiter

Zusammenfassung

Die Materialklasse der Ferroelektrika wird wegen ihrer ausgeprägten dielektrischen, elektromechanischen, optischen und pyroelektrischen Eigenschaften sehr vielseitig technisch genutzt. Neue Impulse ergeben sich durch die technologischen Möglichkeiten, wenige Nanometer dicke ferroelektrische Filme herzustellen. Im vorliegenden Projekt werden die Kapazitäten der beiden in Halle auf dem Gebiet der Erforschung ferroelektrischer Materialien tätigen Arbeitsgruppen des Fachbereiches Physik der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg und des Max-Planck-Instituts für Mikrostrukturphysik genutzt, um eine lückenlose Untersuchungskette von der Herstellung ausgewählter Materialien über die strukturelle Charakterisierung bis zur Charakterisierung der dielektrischen, elektromechanischen, optischen und pyroelektrischen Eigenschaften einschließlich ihrer Nichtlinearitäten vorzunehmen. Damit werden Beiträge zum besseren Verständnis der Eigenschaften ferroelektrischer Materialien mit Nanometerabmessungen und zur gezielten Anwendung der untersuchten Materialien geleistet.

Am Max-Planck-Institut für Mikrostrukturphysik werden verschiedene ferroelektrische Strukturen mit definierten kristallographischen Schicht- und Grenzflächencharakteristika hergestellt, darunter mit CSD erzeugte polykristalline MFM-Strukturen und mit PLD erzeugte einkristalline MFM-Strukturen verschiedener Schichtdicke bis herab zu weniger als 10 nm, sowie entsprechende MFS-Strukturen. Anhand dieser verschiedenen Systeme wird es möglich, das Verhalten poly- und einkristalliner nanoskaliger Ferroelektrika, den Einfluß der Wechselwirkung dieser Ferroelektrika mit verschiedenen Substraten, sowie Grenzflächen- und Dimensionseffekte (wie z.B. den Einfluß der Schichtdicke) zu vergleichen. Dieselben Proben werden in der Fachgruppe Physik Ferroischer Materialien der Martin-Luther-Universität auf ihre linearen und nichtlinearen dielektrischen Eigenschaften untersucht. Besonders die nichtlinearen dielektrischen Eigenschaften reagieren sehr empfindlich auf Strukturänderungen in den Materialien. Periodenverdopplungsbifurkationen, Torusverdopplungen und chaotisches Verhalten werden genutzt, um Informationen über Keimbildungsprozesse und Dämpfungsmechanismen während des Umpolens des Ferroelektrikums und Relaxationsvorgänge in den Grenzschichten zu gewinnen. Aufbauend auf den Ergebnissen sind Versuche zur Optimierung der entsprechenden Eigenschaften geplant, wofür aufgrund der lückenlosen Kette von der Präparation bis zur Charakterisierung gute Voraussetzungen bestehen.

Mitarbeiter

  • Dipl.-Phys. Kay Barz
  • Dipl.-Phys. Ludwig Geske

 

(letzte Änderung: 30.07.2014, 09:32 Uhr)