Untersuchung der Domänenstruktur und -bewegung an ferroelektrischen Keramiken und dünnen Filmen mittels Rasterkraftmikroskopie

Im Rahmen dieses Projekts soll die Rasterkraftmikroskopie zur Abbildung und Manipulation ferroelektrischer Domänen in Keramiken wie z.B. BaTiO3 oder PZT sowie an ferroelektrischen dünnen Filmen aus PZT genutzt werden. Insbesondere soll mittels einer spannungsmodulierten Spitze der Polarisationsvektor (Px, Py, Pz) an der Probenoberfläche mit hoher Ortsauflösung (ca. 30 nm) gemessen werden. Gleichzeitig wird dadurch die Domänenstruktur abgebildet. Das Ziel der Arbeiten an Bulk-Keramiken ist die Analyse der Domänenstruktur in Abhängigkeit von der Korngröße sowie deren Veränderung durch äußere elektrische und mechanische Felder. Ziel ist es, die sich bewegenden Domänenwände zu identifizieren, die Rolle der Korngrenzen bei diesem Prozeß zu untersuchen und, ausgehend von Messungen an Einkristallen, kritische elektrische Felder und kritische mechanische Spannungen der Domänenwandbewegung zuzuordnen. Diese Ergebnisse sollen zum einen mit makroskopischen Messungen und zum anderen mit Modellvorstellungen, die ein Energiekriterium für die Domänenwandbewegung von Einkristallen postulieren verglichen werden. Solche Untersuchungen sind grundlegend zum Verständnis des nichtlinearen, makroskopischen ferroelastischen und ferroelektrischen Verhaltens von Ferroelektrika. Sie liefern wichtige Eingangsgrößen zur Modellierung dieses nichtlinearen Verhaltens, das für eine Optimierung von Bauteilen wie z.B. piezoelektrischen Aktoren unabdingbar ist. Die Arbeiten an dünnen Filmen habe zusätzlich zum Ziel, dynamische Domänenwandprozesse sowie das Ermüdungsverhalten der Schichten zu studieren.