(S)TEM Untersuchungen zur atomaren Struktur und Domänen-Morphologie in antiferroelektrischen Keramiken

Projektleitung

  • Hui Ding, Leopoldo Molina-Luna und Hans-Joachim Kleebe

Beschreibung

Antiferroelektrika (AFE) haben aufgrund der reversiblen Phasenübergänge zwischen AFE- und ferroelektrischen (FE) Zuständen große Vorteile für den Einsatz in Energiespeichergeräten. Als prototypische AFEs werden bleihaltiges PbZrO3 (PZ) und bleifreies NaNbO3 (NN) mit konventioneller Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) untersucht, wobei Elektronenbeugung sowie Hellfeld- und Dunkelfeld-Bildgebungstechniken eingesetzt werden, um die Domänenmorphologie und Kristallographie aufzudecken. Um die Energiespeichereigenschaft zu verbessern, wurden verschiedene dotierte AFEs oder Mischkristalle auf der Basis von PZ und NN entwickelt, z. B. (Pb,La)(Zr,Sn,Ti)O3 und NaNbO3 – SrSnO3-Serien, die dann ebenfalls mittels TEM untersucht wurden. Darüber hinaus wird Raster-TEM (STEM) eingesetzt, um die atomar aufgelöste Struktur aufzudecken und die lokalen Verschiebungsvektoren des Zentralatoms (Polarisation) in PZ und NN abzubilden.

Abb. 1: a) TEM-Dunkelfeld-Bild der Domänen-Morphologie und b) HR-STEM-Abbildung der atomaren Struktur von PbZrO3.
Abb. 1: a) TEM-Dunkelfeld-Bild der Domänen-Morphologie und b) HR-STEM-Abbildung der atomaren Struktur von PbZrO3.
Bild: Jessica Bagnoli

Der LOEWE-Schwerpunkt FLAME

Ziel des Projekts „FLAME – Fermi Level Engineering Antiferroelektrischer Materialien für Energiespeicher und Isolatoren" ist es, mit Hilfe der elektronischen Strukturanalyse neue bleifreie antiferroelektrische Materialien zu entwickeln.

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