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Stephan Krohns
Grenzflächenpolarisationen in Übergangsmetalloxiden: Von der Grundlagenforschung zur Anwendung
Betreuer: Prof. Dr. Alois Loidl [Experimentalphysik V]
Datum der mündlichen Prüfung: 04.02.2010
179 Seiten, deutsch
Oxidische Elektrokeramiken sind aus der heutigen Elektronik aufgrund ihrer vielfältigen physikalischen Eigenschaften und Funktionalitäten nicht mehr wegzudenken. Von Supraleitung über Ferroelektrizität hin zu kolossalen Magnetwiderständen stehen die Effekte dieser Materialien sowohl im Fokus der Grundlagenforschung als auch im Blick anwendungsnaher Forschungsbereiche. Gerade die moderne Kommunikationstechnologie benötigt neuartige Funktionsmaterialien mit präzise kontrollierbaren spezifischen Eigenschaften. Hierfür spielen Substanzen mit außergewöhnlich hohen dielektrischen Konstanten eine bedeutende Rolle. Diese Arbeit befasst sich mit den Mechanismen zur Erzeugung kolossaler dielektrischer Konstanten. Dabei liegt der Fokus vor allem auf dem Übergangsmetalloxid CaCu3Ti4O12. Die Ergebnisse der dielektrischen Spektroskopie an ein- und polykristallinen Proben sowie an dünnen Filmen werden vorgestellt und diskutiert. Gerade die Filme sind für die Applikation von zentraler Bedeutung. Anhand dieser Titanatverbindung wird der Weg von der grundlegenden Erforschung eines Effekts bis hin zur Herstellung einer prototypischen Schaltung aufgezeigt. Weiterhin wird in ladungsordnenden Nickelaten eine kolossale dielektrische Konstante bei Raumtemperatur bis weit in den Gigahertzfrequenzbereich nachgewiesen. Diese Eigenschaft ist den bisher bekannten Substanzen deutlich überlegen und belegt das außergewöhnliche Potential der Nickelate für eine technische Verwertbarkeit als Dielektrikum.