Regensburg 2004 – wissenschaftliches Programm

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DF: Dielektrische Festkörper

DF 6: Nanostrukturen, Schichten und Keramiken

DF 6.2: Hauptvortrag

Donnerstag, 11. März 2004, 10:10–10:50, H11

Charakterisierung von PZT-Keramiken mit hochauflösender Röntgenspektroskopie — •M. J. Hoffmann — Institut für Keramik im Maschinenbau, Zentrallaboratorium der Universität Karlsruhe, Haid-und-Neu-Str.7, 76131 Karlsruhe

Keramiken auf der Basis von Bleizirkonattitanat (PZT) haben, aufgrund ihrer herausragenden piezoelektrischen Eigenschaften, eine große technische Bedeutung im Bereich der Sensorik und Aktorik. Die di- und piezoelektrischen Eigenschaften erreichen ihre Maximalwerte bei Zusammensetzungen in der Nähe der morphotropen Phasengrenze (MPB), die durch die Koexistenz einer ferroelektrisch tetragonalen und einer ferroelektrisch rhomboedrischen Phase charakterisiert ist. Im Rahmen des Vortrags wird zunächst die Wechselwirkung beider Phasen im Gefüge anhand der oberflächensensitiven Röntgenspektroskopie diskutiert. Es werden mögliche Phasenumwandlungen bis zur Curie-Temperatur und deren Einfluss auf die Materialeigenschaften diskutiert. Im zweiten Teil des Vortrags werden hochauflösende Synchrotronmessungen vorgestellt, mit denen der extrinsische (Domänenschaltprozesse) und intrinische (Piezoeffekt) Beitrag zur Gesamtdehnung einer PZT-Keramik quantifiziert werden kann. Es wird gezeigt, dass die höchste piezoelektrische Dehnung nicht der Richtung der spontanen Polarisation entspricht. Anschließend werden die Unterschiede in der Beweglichkeit von nicht-180⁰ Domänen für beide ferroelektrische Phasen diskutiert. Aus einem Vergleich der Volumenanteile von schaltbaren Domänen beider ferroelektrischer Modifikationen wird deutlich, dass die nicht-180⁰ Domänenwandbeweglichkeit in tetragonalem PZT sehr viel niedriger ist als in rhomboedrischem.