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Räumlicher Verlauf der Polarisation in Domänenwänden von PbTiO3
Clemens Weselka
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Physik
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Physik
Betreuer*in
Wilfried Schranz
DOI
10.25365/thesis.69538
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-11090.05823.355616-5
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Das Material PbTiO3 zeigt bei Temperaturen unter TC = 765K (492°C) ferroische Eigenschaften (spontane Polarisation und elastische Verzerrung auf atomarer Ebene) in den Einheitszellen seines Kristallgitters. Bei der Unterschreitung dieser kritischen Temperatur TC findet ein struktureller Phasenübergang in diesem statt, welcher zu einer Struktur aus Domänen (z.B. Bereichen mit entgegengesetzter spontaner Polarisation) getrennt durch Domänenwände im mikroskopischen Aufbau führt (2). Diese Domänen entsprechen Bereichen im Kristallgitter mit verschiedener Orientierung. Eine Berechnung der räumlichen Verteilung ferroischer Eigenschaften wie der Polarisation an Grenzflächen zwischen Domänen (d.h. in Domänenwänden) in einem durch Anwendung der Dichtefunktionaltheorie simulierten PbTiO3 Kristallvolumen, existiert bereits in einer Publikation. Die Gruppentheorie liefert Anzahl und Arten von möglichen Domänenzuständen bei dem entsprechenden ferroischen Phasenübergang, da dieser mit einer Verringerung der Kristallsymmetrie einhergeht. Damit lassen sich Domänenpaare erstellen, welche durch eine Domänenwand getrennt sind und eine entgegengesetzte Polarisation aufweisen. Die Domänenwand erstreckt sich dabei über einige Atomlagen (bzw. hat die Dicke einiger Einheitszellen des Kristalls). In dieser Masterarbeit werden, aufbauend auf den oben zusammengefassten Erkenntnissen über die ferroischen Eigenschaften des Phasenübergangs von PbTiO3, die irreduziblen Darstellungen (in Matrixform) des Phasenübergangs bei T < TC aufgestellt. Die möglichen Symmetrieoperationen (Invarianten) dieses Symmetrieabstieges auf die Tieftemperaturphase erlauben eine (räumliche) Einschränkung der Ordnungsparameter (wie z.B. der spontanen Polarisation) in den entstehenden Domänenstrukturen und liefern eine Möglichkeit über Symmetrierelationen den räumlichen Verlauf des Ordnungsparameters in unterschiedlichen Kombinationen auftretende Domänenzwillinge im Material zu berechnen. Durch eine auf der Landau-Theorie basierenden Berechnung der Invarianten der freien Energie (diese bestimmen auch die Eigenschaften der Domänenwände und den möglichen Verlauf der Polarisation in diesen), wird eine theoretische Darstellung der Domänenwände für 180°-Domänenzwillinge ausgearbeitet und die Ergebnisse, wie mögliche räumliche Verläufe der Polarisation in den Wandstrukturen und die materialspezifischen Werte der freien Energie in den DW, mit bereits existierenden Literaturergebnissen verglichen.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Polarisation Landau-Ginzburg-Theorie Phasenübergang Domänenstruktur freie Energie Gruppentheorie
Autor*innen
Clemens Weselka
Haupttitel (Deutsch)
Räumlicher Verlauf der Polarisation in Domänenwänden von PbTiO3
Publikationsjahr
2021
Umfangsangabe
30 Blätter : Illustrationen, Diagramme
Sprache
Deutsch
Beurteiler*in
Wilfried Schranz
Klassifikationen
33 Physik > 33.61 Festkörperphysik ,
33 Physik > 33.64 Zustandsgleichungen, Phasenübergänge
AC Nummer
AC16381140
Utheses ID
58976
Studienkennzahl
UA | 066 | 876 | |