Displazive Phasenübergänge in Übergangsmetalloxiden

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Die physikalischen Eigenschaften von Oxidverbindungen mit oktaedrisch koordinierten do-Übergangsmetallkationen bilden die Grundlage zahlreicher technologischer Anwendungen, z.B. als Dielektrika in der Mikroelektronik oder als nichtlineare optische Bauelemente. Die Verbindungen weisen bei thermischer Anregung displazive Phasenumwandlungen auf. Daß der Charakter solcher Umwandlungen auch von der Topologie der Struktur abhängt, verdeutlichen die ungewöhnlichen Eigenschaften des im Reinzustand antiferroelektrischen Minerals Titanit, CaTiOSiO4. Die Oktaeder sind hier zu strukturell isolierten Ketten verknüpft, was in Bezug auf die Phasenumwandlung eine direktionale Trennung von starken chemischen und schwächeren elastischen Wechselwirkungen bewirkt. Da die Wechselwirkungen durch Änderung der chemischen Zusammensetzung gezielt modifiziert werden können, bietet dieser Strukturtyp die Möglichkeit, aus den thermodynamischen Eigenschaften der Phasenumwandlungen Rückschlüsse auf die interatomaren Wechselwirkungen zu ziehen. Ziel ist es, Zusammenhänge zwischen Chemismus, Kristallstruktur und physikalischen Eigenschaften in Übergangsmetalloxiden aufzuklären. Dazu bietet die Titanit-Struktur die idealen Voraussetzungen, insbesondere in Gegenüberstellung zum strukturell verwandten KTP, KTiOPO4, und zu den bereits gut erforschten Perowskit-Phasen.