Regensburg 2002 – wissenschaftliches Programm

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DF: Dielektrische Festkörper

DF 1: Elektrische und optische Eigenschaften I

DF 1.1: Hauptvortrag

Montag, 11. März 2002, 09:30–10:10, 11

Ermüdung in ferroelektrischen Perovskiten, Defectcluster und andere Ursprünge — •Doru Constantin Lupascu — Institut für Materialwissenschaft, TU Darmstadt, Petersenstr. 23, 64287 Darmstadt

Ferroelektrische Kristalle sowie Keramiken zeigen einen nichtlinearen hysteretischen Verlauf der Polarisation mit dem angelegten elektrischen Feld. Diese ferroelektrische Hysterese hat ihren Ursprung in mehreren kristallografisch zulässigen Orientierungen der spontanen Polarisation. Bereiche gleicher Polarisation werden von ferroelektrischen Domänenwänden getrennt. Für eine Umpolarisation müssen sich diese Domänenwände relativ frei durch den Kristall bewegen können. Die Morphologie von Defekten und Grenzflächen beeinflusst diese Beweglichkeit sehr stark. Bei mehrfachem Durchlaufen der Hysterese werden zusätzlich Punktdefekte im Kristalliten bewegt. Die Agglomeration der Punktdefekte zu verhältnismäßig stabilen Agglomeraten (Clustern) ändert die innere Struktur der Körner und reduziert die Beweglichkeit der Domänenwände bis hin zu einer völligen Blockade.

Für die Anwendung als ferroelektrische Speicher im Computer (FeDRAM) ist eine über viele Zyklen hohe remanente Polarisation nötig, für piezoelektrische Aktoren ein hoher Polarisationsgrad. Beide werden durch zyklische Belastung stark reduziert. Die beobachteten Ermüdungseffekte lassen sich durch die Umlagerung von Punktdefekten erklären. Eine Vielzahl makroskopischer Daten wird mit mikroskopischen Bildern von Defektagglomeraten korreliert. Ein Agglomerationsmodell wird vorgestellt.