FOR5044: Periodische niedrigdimensionale Defektstrukturen in polaren Oxiden

Den Untersuchungsgegenstand der Forschungsgruppe bilden polare oxidische Lithiumniobat-Lithiumtantalat-Mischkristalle. Aufgrund deren Mischbarkeit im gesamten Kompositionsbereich sowie der einstellbaren Größe ferroelektrischer Domänen stellen sie ein äußerst variables Modellsystem zur Aufdeckung und Anwendung neuer grundlegender materialwissenschaftlich-physikalischer Phänomene dar. Der Einfluss von Punktdefekten und Domänenwänden auf die makroskopischen Materialeigenschaften, deren Zusammenspiel sowie die hohe thermische Stabilität bieten neue weitreichende Anwendungsperspektiven in der Sensorik, aber auch in der integrierten Akustik und Photonik. Beispiele bilden piezoelektrische Sensoren und Aktuatoren für den Hochtemperaturbereich, die zur Effizienzverbesserung von Energiewandlungsprozessen beitragen, oder Komponenten für die Domänenwand- und Optoelektronik.

Die Ziele der Forschungsgruppe bestehen in der Ermittlung, dem Verständnis und der Korrelation von Defektstrukturen, elektronischem und atomarem Transport sowie akustischen Verlusten in polaren Oxiden über einen großen Temperaturbereich, insbesondere auch bei hohen Temperaturen. Zunächst wird das Verständnis von Punktdefekten in Monodomänen-Kristallen unterschiedlicher Stöchiometrie erarbeitet, so dass anschließend neue Erkenntnisse zum Einfluss der Domänenwände auf Punktdefekte, den atomistischen Transport und die makroskopischen Kristalleigenschaften erlangt werden können. Der Fokus liegt dabei auf den materialwissenschaftlich-physikalischen Fragestellungen, die die Identifikation von Defekten wie Polaronen und den Transport von Ladungsträgern in niedrigdimensionalen Bereichen umfassen.