SKM 2021 – wissenschaftliches Programm

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KFM: Fachverband Kristalline Festkörper und deren Mikrostruktur

KFM 5: Poster Session KFM

KFM 5.5: Poster

Dienstag, 28. September 2021, 16:00–17:00, P

Theoretische Bestimmung der minimalen Energiepfade und Energiebarrieren für die Diffusion von Lithium und Sauerstoff in Lithium-Niobat und Lithium-Tantalat — •Brendan Muscutt und Simone Sanna — Justus-Liebig-Universität, Gießen, Deutschland

Lithium-Niobat (LN) und Lithium-Tantalat (LT) sind von herausragender Bedeutung für aktuelle Forschung und Technik, denn sie besitzen u.a. einzigartige ferroelektrische und elektro-optische Eigenschaften.

Um die Kristalle auf verschiedenste technische Anwendungen optimal anpassen zu können, müssen auch die Stabilität bzw. die Dynamik von Defekten und möglichen Defektstrukturen im Detail verstanden werden.

In unserer Arbeit wurden LN- und LT-Kristalle mit Lithium- und Sauerstoff-Leerstellen simuliert. Auf Basis der Dichtefunktionaltheorie und mit Hilfe der climbing image nudged elastic band method wurden dann die Energiebarrieren und minimalen Energiepfade für die Lithium- und Sauerstoff-Leerstellendiffusion ab initio berechnet.

Die Ergebnisse lassen in beiden Stoffen auf eine hohe Dynamik der Lithium-Leerstellen bei Temperaturen ab etwa 200 Grad Celsius schließen. Die Sauerstoff-Diffusion findet laut Berechnungen dagegen bereits bei Raumtemperatur statt.

Die Erkenntnisse können bei der Modellierung von Defektstrukturen in LN und LT sowie zur Deutung von entsprechenden Transport-Messungen genutzt werden.