Piezotronische Effekte in freistehenden Mikrokompositen

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr. Rainer Adelung; Professor Dr. Lorenz Kienle; Privatdozentin Dr. Bridget Murphy
• Fachliche Zuordnung: Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 269936415

Im Rahmen des Projektes sollen erstmals Methoden der Piezotronik für die Realisierung höchstempfindlicher Magnetfeldsensoren eingesetzt werden. Neben einem grundlegenden Verständnis von piezotronischen Ansätzen für magnetoelektrische (ME) Kompositsensoren soll eine deutliche Empfindlichkeitssteigerung gegenüber dem aktuellen Stand der Technik ermöglicht werden. Die Sensoren beruhen auf freistehenden Kompositstrukturen aus einer magnetostriktiven und piezotronischen Komponente. Eindimensionale ZnO-Mikro- und -Nanokristalle mit hohem Aspektverhältnis werden aufgrund der umfangreichen Vorarbeiten der Antragsteller als piezotronische Modellsysteme eingesetzt. Für die maßgeschneiderte Synthese der ZnO-Kristalle wird eine neuartige Flammentransportsynthese verwendet und an die Anforderungen piezotronischer Systeme angepasst. Aufgrund der starken Abhängigkeit der piezotronischen Effekte von Morphologie, Defekten, Kristallgüte, Grenzflächen und dem lokalen Deformationsverhalten ist eine genaue Kenntnis dieser Struktureigenschaften auf unterschiedlichen Längenskalen unabdingbar. Bereits etablierte Synergien der Antragsteller im Bereich der Kristallzucht und der in situ Charakterisierung durch Elektronenmikroskopie und Mikroröntgenstreuung werden somit fortgesetzt. Die komplementären Charakterisierungsmethoden zusammen ermöglichen ortsaufgelöste Strukturanalysen mit höchster Präzision von der Mikro- über die Nanoskala bis zur atomaren Auflösung. Besonders herausfordernd sind die geplanten methodischen Entwicklungen für neuartige Experimente der in-situ-Elektronenmikroskopie und in-operandi-Röntgenstreuung. Eine elektrische und elektronische funktionale Charakterisierung erfolgt parallel zur strukturellen Charakterisierung, um so ME Sensoren wissensbasiert durch die Anwendung von Piezotronik zu extremen Empfindlichkeitssteigerungen zu führen. Die sich aus dieser Forschung ergebenden Kenntnisse sollen perspektivisch auf andere Systeme wie z. B. AlN basierte ME Sensoren übertragbar werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Olaf Magnussen