Title (deu)
Räumlicher Verlauf der Polarisation in Domänenwänden von PbTiO3
Author
Clemens Weselka
Advisor
Wilfried Schranz
Assessor
Wilfried Schranz
Abstract (deu)
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.
Keywords (deu)
PolarisationLandau-Ginzburg-TheoriePhasenübergangDomänenstrukturfreie EnergieGruppentheorie
Subject (deu)
Subject (deu)
Type (deu)
Persistent identifier
https://phaidra.univie.ac.at/o:1396009
rdau:P60550 (deu)
30 Blätter : Illustrationen, Diagramme
Number of pages
30
Association (deu)
Title (deu)
Räumlicher Verlauf der Polarisation in Domänenwänden von PbTiO3
Author
Clemens Weselka
Abstract (deu)
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.
Keywords (deu)
PolarisationLandau-Ginzburg-TheoriePhasenübergangDomänenstrukturfreie EnergieGruppentheorie
Subject (deu)
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Type (deu)
Persistent identifier
https://phaidra.univie.ac.at/o:1396010
Number of pages
30
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