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Projekt
Kristallzüchtung und grundlegende Eigenschaften von Lithiumniobat-Lithiumtantalat-Mischkristallen
Antragsteller
Dr. Steffen Ganschow
Fachliche Zuordnung
Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
Förderung
Förderung seit 2020
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 426703838
Der vorliegende Antrag beschreibt ein Teilprojekt der Forschungsgruppe "Periodische niedrigdimensionale Defektstrukturen in polaren Oxiden", die sich der Korrelation von Defektstruktur, Elektronen- und Ionentransport sowie elektromechanischen Eigenschaften anhand des Modellsystems Lithiumniobat-Lithiumtantalat (LiNb_(1-x)Ta_xO_3, LNT) widmet.Schwerpunkt dieses Teilprojekts bilden Untersuchungen zur Züchtung von LNT-Einkristallen aus der Schmelze. Hierzu ist das Schmelzdiagramm des Systems LiNbO3–LiTaO3 thermoanalytisch zu erfassen und quantitativ zu beschreiben. Parallel zu diesen Untersuchungen werden ausgehend von den kongruent schmelzenden Endgliedern Mischkristalle mit verschiedenen Niob/Tantal-Zusammensetzungen nach dem Czochralski-Verfahren hergestellt. Durch Einsatz eines elektrischen Feldes soll eine in situ Orientierung der ferroelektrischen Domänen während der Züchtung erreicht werden. Abhängig von der Art des Feldes entstehen so Monodomänenkristalle oder Kristalle mit in Bereichen periodischem Domänenmuster. Unterstützt durch numerische Modellexperimente wird der Stoff- und Wärmetransport in Schmelze und Kristall untersucht. Der Fokus liegt hierbei auf der Segregation der Komponenten und Dotanten und deren Auswirkung auf die Stabilität der Phasengrenze. Der Einfluss der Wachstumsbedingungen auf die Verteilungskoeffizienten von Dotierelementen, die für die übergeordneten Ziele der Forschungsgruppe relevant sind, wird erforscht und quantitative, die Makro- und Mikroverteilung beschreibende Segregationsmodelle entwickelt.Transportbestimmende Eigenschaften der Mischschmelzen und ‑kristalle bei Temperaturen um den jeweiligen Schmelzpunkt werden in eigenen Messungen erstmals bzw. neu bestimmt. Schließlich werden aus den Ergebnissen optimierte Züchtungsbedingungen abgeleitet, die das Wachstum von Mischkristallen stark verbesserter struktureller und chemischer Homogenität ermöglichen.Aus den gezüchteten Kristallen werden geeignete Proben für weiterführende Untersuchungen präpariert und an die Projektpartner übergeben.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
