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@PHDTHESIS{Reichenberg:851777,
author = {Reichenberg, Bernd},
title = {{M}ethoden der {L}eitfähigkeitsuntersuchung mittels
{R}asterkraftmikroskop und deren {A}nwendung auf {B}arium
{T}itanat {S}ysteme},
volume = {179},
school = {RWTH Aachen},
type = {Dr.},
address = {Jülich},
publisher = {Forschungszentrum Jülich GmbH Zentralbibliothek, Verlag},
reportid = {FZJ-2018-05292},
isbn = {978-3-95806-350-1},
series = {Schriften des Forschungszentrums Jülich. Reihe
Schlüsseltechnologien / Key Technologies},
pages = {X, 144 S.},
year = {2018},
note = {RWTH Aachen, Diss., 2018},
abstract = {Elektrokeramische Werkstoffe sind aufgrund ihrer
vielfältigen Einsatzmöglichkeiten von hohem Interesse für
Forschung und Entwicklung. Besonders Titanate mit
Perowskitstruktur werden verstärkt in Form dünner
Schichten in modernste elektronische und elektromechanische
Bauelemente wie Aktoren, Sensoren und Speicher integriert.
Als Folge des immer größeren Drucks zur Miniaturisierung
reichen die Strukturgrößen bis auf wenige Nanometer hinab.
Hierbei spielen die elektrischen Leitungsmechanismen eine
besonders wichtige Rolle. Das Rasterkraftmikroskop ist seit
langem ein wichtiges Werkzeug bei der Erforschung von
elektrischen Eigenschaften auf der Nanometer-Skala.
Allerdings bildet die Charakterisierung von Perowskiten eine
besondere Herausforderung, da diese eine auÿerordentlich
kleine elektrischen Leitfähigkeit besitzen und zu den
Nichtleitern zählen. Daher sind sie durch die üblichen
Charakterisierungsmethoden nicht zu messen. Im Rahmen dieser
Arbeit wurden daher verschiedene, neue Erweiterungen des
Rasterkraftmikroskops entwickelt. Besonders hervorzuheben
sind hier das Leitfähigkeitsrasterkraftmikroskop (LC-AFM),
das Oberflächenpotentialkraftmikroskop (SPM) und die
Kombination aus LC-AFM und Piezoelektrizitäts
Rasterkraftmikroskop (PFM). Die eigens dafür entwickelten
Elektrometer- und Strom-Spannungswandler zeichnen sich durch
extrem niedrige Eingangskapazitäten, hohe
Eingangswiderstände und groÿe Bandbreite, gerade bei
hochohmigen Quellen, aus. Da diese auch für andere Bereiche
der Wissenschaft von großem Interesse sind, werden die
Verstärker bereits interdisziplinär kommerziell
vermarktet. Bisherige Modelle für Perowskite erklären die
elektrische Leitfähigkeit als ein Phänomen, das sich
homogen im Material ausbildet. Durch die neuen Messmethoden
konnte nachgewiesen werden, dass die Leitfähigkeit im
Gegensatz dazu auf wenige, sehr gut leitende Pfade
zurückzuführen ist. Ferner konnte gezeigt werden, dass
diese Pfade durch Titansegregationen entlang von
ausgedehnten Defekten entstehen.
Oberflächenpotentialmessungen an Bariumtitanat
Dünnschichten zeigten, dass die Leitfähigkeit von Körnern
deutlich gröÿer ist, als die der Korngrenzen. Auf diese
Weise konnten die auftretenden elektrischen Felder zum
ersten Mal experimentell bestimmt werden. Die Untersuchung
des Tempeaturverhaltens von polykristallinen Bariumtitanat
Dünnschichten hat gezeigt, dass lokale piezoelektrische
Aktivität durch Verspannungen mit dem Substrat blockiert
werden, ein in der Literatur berichtetes Ausbleiben von
Ferroelektrizität konnte auf einen Substrateffekt
zurückgeführt werden. Diese Arbeit zeigt erstmals eine
systematische Studie der lokalen, elektrischen
Leitfähigkeit von Bariumtitanat und weist neue Wege der
elektrischen Charakterisierung auf der Nanometer-Skala auf.},
cin = {PGI-7},
cid = {I:(DE-Juel1)PGI-7-20110106},
pnm = {899 - ohne Topic (POF3-899)},
pid = {G:(DE-HGF)POF3-899},
typ = {PUB:(DE-HGF)3 / PUB:(DE-HGF)11},
url = {https://juser.fz-juelich.de/record/851777},
}