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Please use this identifier to cite or link to this item: http://dx.doi.org/10.25673/3171
Title: Dielektrisches Großsignalverhalten hochreiner Lock-in-Phasen
Granting Institution: Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg
Extent: Online Ressource, Text
Type: Hochschulschrift
Language: ger
Publisher: Universitäts- und Landesbibliothek Sachsen-Anhalt
URN: urn:nbn:de:gbv:3-000000459
Keywords: Elektronische Publikation
Ferroelektrika, incommensurable und Lock-in Phasen, Umschaltverhalten, Modellierung, nichtlinearer Serienschwingkreis
ferroelectric, incommensurate and lock-in phases, switching behavior, modeling, nonlinear series circuit
Abstract: Aufgrund ihrer vielen hervorragenden Eigenschaften beschäftigen Ferroelektrika bereits seit einigen Jahrzehnten sowohl die Grundlagenforschung als auch die Materialentwicklung. In den letzten Jahren wurde ihren nichtlinearen Eigenschaften, insbesondere dem dielektrischen Umschaltverhalten, verstärktes Interesse gewidmet. Die für das Umschaltverhalten verantwortlichen Domänenprozesse sind jedoch sehr komplex, und es gelang bisher nur in Einzelfällen eine gute quantitative Modellierung der experimentellen Daten. Eine besondere Untergruppe der Ferroelektrika sind die ferroelektrischen Lock-in Phasen, die eine besonders einfache, eindimensionale Domänenstruktur besitzen und sich damit als Modellsubstanzen zur Modellierung des Umschaltverhaltens anbieten. In dieser Arbeit wird durch die Verknüpfung einer thermodynamischen Theorie zur Beschreibung von Phasenübergängen mit einem Ansatz zur Beschreibung der Dynamik der Domänenwandbewegung ein Modell für das Umschaltverhalten ferroelektrischer Lock-in Phasen aufgestellt. Mit dieser theoretischen Beschreibung, in die nur wenige, physikalisch motivierte Parameter eingehen, wird im gesamten untersuchten Temperaturbereich eine sehr gute Beschreibung der an hochreinen Rb2ZnCl4-Kristallen gewonnen experimentellen Daten erreicht. Aus den Ergebnissen werden neue Erkenntnisse über die Mechanismen der Domänenwandnukleation- und annihilation während des Heizens und Kühlens und zur Wechselwirkung von Domänenwänden mit Defekten abgeleitet. Das Modell zum Umschaltverhalten wird außerdem auf das Verhalten von Rb2ZnCl4 -.Kristallen in einem nichtlinearen Serienschwingkreis angewandt. Auch bei dieser empfindlichen Untersuchungsmethode zeigt sich eine gute Übereinstimmung zwischen Experiment und numerischer Lösung der Modellgleichungen. Durch einige vereinfachende Annahmen wird die Modellgleichung auf den etablierten Potenzreihenansatz reduziert. Damit wird erstmals eine direkte Verknüpfung der phänomenologischen Koeffizienten der Potenzreihenentwicklung mit den das Umschaltverhalten bestimmenden Größen wie der Domänenwanddichte und -beweglichkeit erreicht.
Due to their excellent properties ferroelectic materials attract a lot of interest in physics and material science. In the last years special attention is directed to their nonlinear properties, especially to the switching behavior. However, the domain processes responsible for the switching behavior, i.e. the polarization reversal are complicated. Therefore a good aggreement between experimental and modeled data can be obtained rather seldom. Among ferroelectric materials, ferroelectric lock-in phases are a special group with a simple, quasi one-dimensional domain structure. Therefore they are well suited canditates for modeling the switching behavior of ferroelectrics. In this work a model for the polarization reversal in ferroelectric lock in phases is developed. It is based on a LANDAU-theory of incommensurate and lock-in phases and a simple approach for the dynamics of the domain wall movement. The model provides a very good description of the quasistatic and dynamic switching behavior obtained experimentally on purified Rb2ZnCl4 - crystals in the whole temperature range under investigation. From the experimental data some new features of the mechanisms of domain nucleation and annihilation during heating and cooling process are derived. Additionally, the influence of defects on the dynamics of domain wall movement is discussed. The model for the switching behavior is applied to the invetigations of Rb2ZnCl4-crystals in a nonlinear series circuit, too. Again, a good agreement between modeling and experimental data is obtained. A simplified model equation is compared with a established phenomenological description of the nonlinear series circuit. From the comparison a relation between the coefficients of the phenomenological description and the domain wall density and mobility is derived for the first time.
URI: https://opendata.uni-halle.de//handle/1981185920/9956
http://dx.doi.org/10.25673/3171
Appears in Collections:Hochschulschriften bis zum 31.03.2009

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