Untersuchung des Ionentransportes in nanostrukturierten Materialien und dünnen Filmen mittels zeitabhängiger elektrostatischer Rasterkraftspektroskopie

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Zur Herstellung von Festelektrolyten mit verbesserten Eigenschaften werden zunehmend Nanostrukturierungs- und Dünnschichtverfahren eingesetzt. Bei der Charakterisierung des Ionentransportes in solchen Materialien stoßen konventionelle, makroskopisch mittelnde Messverfahren an ihre Grenzen. Im Forschungsvorhaben soll die Methode der zeitabhängigen elektrostatischen Rasterkraftspektrokopie (TD-EFS) eingesetzt werden, um die elektrischen Eigenschaften solcher Materialien mit einer Ortsauflösung im nanoskopischen Bereich zu untersuchen. Dadurch sollen Informationen über die nanoskopischen Transportpfade für die beweglichen Ionen und über die Rolle von Grenzflächen für den Ionentransport gewonnen werden. Außerdem soll die hohe Sensitivität der TD-EFS-Methode genutzt werden, um diskrete Sprungprozesse einzelner Ionen zu detektieren und dadurch Einblicke in die Elementarprozesse der Ionenleitung in Festelektrolyten zu bekommen. Im Rahmen des Projektes sind Untersuchungen an partiell kristallisierten Glaskeramiken, an Heteroschichtstrukturen kristalliner Ionenleiter, an Polymerelektrolyten mit Nanopartikeln und an dünnen Sol-Gel-Glasschichten mit und ohne Nanopartikel geplant.