Konkurrierende ferroische Ordnungsparameter in SrTiO3: Domänenverteilung und Schaltverhalten

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Multiferroische Systeme sind aufgrund ihrer möglichen technischen Anwendungen zurzeit außerordentlich aktuell. Während sich viele Arbeiten auf magnetisch-elektrische Systeme konzentrieren, wird der Einfluss spontaner mechanischer Deformationen häufig vernachlässigt, obwohl auch diese zu den ferroischen Eigenschaften zählen. SrTiO3 wird daher normalerweise nicht mit dem Begriff „multiferroisch“ in Verbindung gebracht, obwohl dieses System einerseits eine antiferrodistortive Umwandlung aufweist und andererseits eine feldinduzierte ferroelektrische Phase bildet. Es ist die Konkurrenz beider, jeweils mit einer Softmode verknüpften, Ordnungsparameter, welche die Domänenstruktur und das elektrische Schaltverhalten bestimmen. Durch Anwendung äußerer elektrischer Felder und mechanischer Drücke lassen sich die Eigenschaften dieses Modellsystems entscheidend beeinflussen.In diesem Projekt soll daher die Wirkung beider Größen auf die mikroskopischen, strukturellen und dynamischen Eigenschaften von SrTiO3 studiert werden. SrTiO3 wird häufig als Substrat für perowskitartige Schichtstrukturen wie etwa HTc-Supraleiter verwendet, so dass die geplanten Untersuchungen von erheblicher Bedeutung auch für derartige Systeme sein können. Ziel ist ein umfassendes Verständnis der Domänenverteilung, die sich aufgrund der anti-ferrodistortiven Phasenumwandlung einstellt und die mit mechanischen Spannungen und elektrischen Feldern gezielt verändert werden kann. Darauf aufbauend soll versucht werden, den Mechanismus der softmode-getriebenen, feldinduzierten Umwandlung von der quanten-paraelektrischen, anti-ferrodistortiven Phase in die ferroelektrische Phase aufzuklären. Dazu sollen an Proben mit wohldefinierter Domänenstruktur kinetische Untersuchungen mit zeitaufgelöster inelastischer Neutronenstreuung ausgeführt werden.