Einfluss von freien und schwach gebundenen Ladungsträgern auf das Schaltverhalten ferroelektrischer Domänen in oxidischen Funktionskeramik

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Ferroelektrische Funktionskeramiken wie reines oder Lanthan-modifiziertes Blei-Zirkonat-Titanat (PZT bzw. PLZT) sind unter anderem wegen ihrer piezoelektrischen und elektrooptischen Eigenschaften für viele Anwendungen unverzichtbar. Für den praktischen Einsatz sind dabei Kenntnisse über die Interaktionen zwischen den Wänden ferroelektrischer Domänen und elektrischer Ladungen notwendig. Diese Wechselwirkungen sind für unbewegliche Ladungsträger hinreichend gut bekannt. Sind die Ladungen jedoch beweglich, fehlen experimentelle Untersuchungen noch weitgehend. In diesem Projekt wird der Einfluss von unterschiedlich mobilen Ladungsträgern auf das Schaltverhalten ferroelektrischer Domänen untersucht. Dazu werden durch Reduktion von PZT- und PLZT-Proben Sauerstoff-Leerstellen und Polaronen im Material erzeugt. Zusätzlich erfolgt eine Anregung von Polaronen und Leitungsband-Elektronen durch Beleuchtung. Die Proben werden im Hinblick auf Anzahl und Beweglichkeit der angeregten Ladungsträger untersucht. Durch Messung der Polarisation unter elektrischen Gleich- und Wechselfeldern wird der Einfluss der Ladungen auf das Schaltverhalten untersucht. Die Ergebnisse werden durch Modellierung der Parameter Domänen-Nukleationsrate und -Wandbeweglichkeit physikalisch erklärt.