Das Leibniz-Institut für Kristallzüchtung (IKZ) ist mit Dr. Steffen Ganschow an der neuen materialwissenschaftlichen DFG-Forschungsgruppe FOR5044 „Periodische niedrigdimensionale Defektstrukturen in polaren Oxiden“ beteiligt. Darin sollen Mischkristalle von Lithiumniobat (LiNbO₃) und Lithiumtantalat (LiTaO₃) untersucht werden.
Beide Materialien sind ferroelektrisch und die Kristalle bestehen in der Regel aus Bereichen mit unterschiedlicher Orientierung der spontanen elektrischen Polarisation, den sogenannten Domänen. Dimensionalität und räumliche Verteilung der Domänen werden wesentlich von den Wachstumsbedingungen der Kristalle beeinflusst, so unter anderem auch periodische Anordnungen, die insbesondere für die Anwendung nichtlinearer optischer Effekte von Vorteil sind.
Während LiNbO3 und LiTaO3 seit Jahrzehnten erforscht und bereits kommerziell in vielen Bereichen eingesetzt werden, ist über die Eigenschaften der Mischkristalle nur wenig bekannt. Diese Mischkristalle bilden ein äußerst variables Modellsystem zur Aufdeckung und Anwendung neuer grundlegender materialwissenschaftlich-physikalischer Phänomene. So sollen z.B. der elektronische und ionische Transport in den Domänenwänden und dessen Auswirkungen auf die piezoelektrischen und optischen Eigenschaften sowie die thermische Stabilität untersucht werden. Insbesondere werden neuartige Eigenschaften der Domänenwände, wie z.B. steuerbare elektronische Leitfähigkeiten und variable optische Brechungsindizes, erwartet.
Die Koordination des Verbundvorhabens liegt bei Prof. Dr. Holger Fritze (TU Clausthal). Bereits seit Jahren arbeitet das IKZ auf dem Gebiet der Hochtemperatur-Piezoelektrika eng mit Herrn Prof. Fritze zusammen.
Schwerpunkt der am IKZ durchgeführten Arbeiten bilden Untersuchungen zur Züchtung von Einkristallen aus der Schmelze. „Wir werden das Mischkristallsystem LiNbO3–LiTaO3 thermoanalytisch untersuchen und die Transportvorgänge während des Kristallwachstums modellieren, um das Züchtungsverfahren und die Homogenität der Kristalle zu verbessern. Damit wollen wir relevante Materialeigenschaften der Mischkristalle und -schmelzen bestimmen und die Möglichkeiten der Erzeugung definierter Domänenmuster während des Kristallwachstums erforschen“, sagt Dr. Steffen Ganschow (IKZ).
Erschienen: Adlershof Journal
