Experimentelle Charakterisierung magneto-elektrisch koppelnder Komposite

• Antragsteller: Professor Dr. Doru Constantin Lupascu; Professor Dr. Heiko Wende
• Fachliche Zuordnung: Glas und Keramik und darauf basierende Verbundwerkstoffe ; Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 167466072

In diesem experimentellen Projekt werden magnetoelektrisch koppelnde Komposite hergestellt und skalenübergreifend charakterisiert. Der Fokus des Verl¨angerungsantrags liegt auf der Untersuchung der ferroelektrisch/ferromagnetisch bzw. ferroelektrisch/ ferrimagnetischen Grenzflächen und der daraus abgeleiteten magnetoelektrischen Kopplungsmechanismen. Mikrokomposite werden aus Pulvern gesintert, die über den Organosol-Prozess hergestellt werden. Dabei entstehen Keramiken mit 3-0 und 3-3 Morphologien. Nanokomposite werden durch Spark-Plasma-Sintern gewonnen. Erweitert werden diese Strukturen in der zweiten Projektphase durch Komposite mit 2-2 und nanoskaliger 1-3 Morphologie, die u. a. durch die gepulste Laserdeposition (PLD) hergestellt werden. Die Multiskalencharakterisierung wird durch Kombination komplementärer Untersuchungsmethoden erreicht. Das makroskopische Konstitutivverhalten wird mit den in der ersten Projektphase entwickelten Apparaturen zur Spannungs-Dehnungs-Messung unter elektrischen und magnetischen Feldern bestimmt. Die magnetoelektrischen Kopplungsparameter werden mittels eines modifizierten SQUID-Magnetometers gewonnen, in dem die magnetische Reaktion auf eine elektrische Anregung durch einen apparativen Zusatz hochpräzise analysiert werden kann. Die mesoskopischen Informationen werden durch Rastersondentechniken bestimmt (Atom-, Piezo- und magnetische Kraftmikroskopie: AFM, PFM und MFM). Röntgenabsorptionsuntersuchungen mittels linearem und zirkularem Röntgendichroismus (XLD und XMCD) an Synchrotronstrahlungsquellen erlauben dann die Bestimmung der Kopplung auf mikroskopischer bis atomarer Ebene. Dadurch ist es möglich, die multiferroischen Wechselwirkungen bis hinunter zur atomaren Skala zu analysieren, und somit einzigartige Informationen auf allen entscheidenden Längenskalen zu gewinnen. Ferner sollen zum ersten Mal auch Halbleitereigenschaften der Materialien mit in die Messungen und Betrachtungen einfließen (Kelvin-Probe Mikroskopie). Die gesamten experimentellen Ergebnisse sind entscheidend für die theoretischen Modellierungen der ferroischen Eigenschaften in den Modellierungsprojekten der Forschergruppe.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 1509: Ferroische Funktionsmaterialien - Mehrskalige Modellierung und experimentelle Charakterisierung