Plenarvorträge - DPG-Tagungen

Dielektrische Festkörper Montag
Fachsitzungen
– Haupt-, Kurzvorträge und Posterbeiträge –
DF 1 Elektrische und optische Eigenschaften I
Zeit: Montag 09:30–11:50 Raum: H11
Hauptvortrag DF 1.1 Mo 09:30 H11
Ferroelectric liquid crystals: Electrooptical modes and applications
— •Wolfgang Haase — Technische Universität Darmstadt,
Institut für Physikalische Chemie, Petersenstr. 20, 64287 Darmstadt
Ferroelectric Liquid Crystals are chiral mesophases arranged in a twodimensional
layered structure (SmC). Due to the absence of mirror symmetry,
the electrical dipole moment within each layer is macroscopically
non compensated, hence the external electrical field can interact. For application
in devices or displays the FLC’s are promising candidates due
to short switching time in the microsecond range, large viewing angle etc,
but there are hardly to align compared to nematics. Nowadays there are
several electrooptical modes among them the recently discovered V-shape
switching mode allowing grey scaling and the high frequency DHF (Deformed
Helical Ferroelectric) mode. Principal aspects of applying such
modes for various devices for telecommunication, image processing, polarimetry
and displays will be demonstrated. Along the talk it will be
shown how FLC’s are usable for tunable mirrorless lasing. Short pitch
mixtures allowing the stop band in the visible range were prepared.
DF 1.2 Mo 10:10 H11
Energieverteilung der ferroelektrischen Elektronenemission von
der freien Oberfläche von TGS — •M. Klais 1 , H.W. Gundel 2 und
G. Schönhense 1 — 1 Johannes Gutenberg-Universität, Inst.f.Physik,
Mainz — 2 Université de Nantes, Frankreich
Unter Einfluss eines elektrischen Wechselfeldes senkrecht zur spontanen
Polarisation eines Ferroelektrikums wird die Polarisation ,,geschaltet“.
Ist die eine Oberfläche mit einer strukturierten Elektrode versehen,
so können Feldverteilungen auf der Oberfläche entstehen, die zur Elektronenemission
ins Vakuum führen [1]. Diese Emission hat eine vom angelegten
elektrischen Feld abhängige Energieverteilung. An Triglyzinsulfat
(TGS) wurde diese Energieverteilung gemessen. Hierzu wurde ein Zylindrischer
Sektor Analysator (CSA) eingesetzt. Des Weiteren wurde die
lokale Energieverteilung mit Hilfe der Emissions-Elektronenmikroskopie
(EEM) aufgenommen. Dafür wird ein abbildender Gegenfeldanalysator
(RFA) [2] verwendet.
[1] M. Klais et al., Appl. Phys. A 78 (2003) S. 67
[2] M. Merkel et al., Surf. Sci. 480 (2001) S. 196
DF 1.3 Mo 10:30 H11
Electrical and optical properties of PbTiO3 single crystals at
room temperature — •Hassan Chaib, Frank Schlaphof, Tobias
Otto, and Lukas Eng — Institute of Applied Photophysics, University
of Technology Dresden,D-01062 Dresden, Germany
We present a theoretical approach for studying the electrical and optical
properties of lead titanate (PbTiO3). The microscopic model bases
on the orbital approximation in correlation with the dipole-dipole approximation
and accounts for the electronic polarizability anisotropy of
all constituent ions, their ionic shifts, as well as the crystalline deformations.
The model was previously tested for other ferroelectric oxide materials
when calculating the properties of mono-domain tetragonal BaTiO3,
KNbO3, and rhombohedral LiNbO3, i.e. the ferroelectricity and optical
birefringence, as well as the electrooptical coefficients.[1] Furthermore
the same model could successfully be applied for modeling electrical and
optical properties within 90 ◦ and 180 ◦ domain walls in BaTiO3.[2]
Our calculation shows that the experimental data of the spontaneous
polarization and refractive indices of PbTiO3 at room temperature are
well explained by considering the nonlinearity and anisotropy of the first-,
second-, and third-order electronic polarizabilities of the constituent ions,
particularly those of the O 2−
z -ions. Neverthless, the apparent deviation
between calculated and measured values might be due to the existence
of hybridized orbitals which were not taken into account in this work.
[1] H. Chaib et al., Nonlinear Optics 23, 97 (1999); J. Phys.: Cond.
Matter 12, 2317 (2000); Phys. Rev. B 67, 174109 (2003).
[2] H. Chaib et al., Phys. Stat. Sol. (b) 233, 250 (2002).
DF 1.4 Mo 10:50 H11
Phasenübergänge in PbTiO3 unterhalb Raumtemperatur — •M.
Dietrich 1 , U. Dorda 2,3 , M. Deicher 4 , H. Haas 3 und die ISOLDE-
Kollaboration 3 — 1 Technische Physik, Universität des Saarlandes,
66041 Saarbrücken — 2 Technische Universität Wien, Karlplatz 13, A-
1040 Wien — 3 CERN, EP-Division, CH-1211 Genf 23 — 4 Fachbereich
Physik, Universität Konstanz, 78457 Konstanz
Die Existenz von Phasenübergängen in PbTiO3 unterhalb Raumtemperatur
wird in der Literatur widersprüchlich diskutiert. Der elektrische
Feldgradient (EFG) am Ort eines Gitteratoms reagiert sehr empfindlich
auf die Punktsymmetrie und die Abstände der Sondenatome zu den
nächsten Nachbarn. Die radioaktive Sonde 204m Pb stellt ein Wirtselement
dar, beeinflusst das Material nicht und erlaubt mit der Methode
der gestörten γ-γ-Winkelkorrelation (PAC) die Bestimmung der Größe
und Symmetrie des EFG. Im Bereich von 40 K bis Raumtemperatur lassen
sich alle gemessenen Spektren mit einem axialsymmetrischen EFG
mit η = 0.0(1) anpassen. Die Stärke des EFG ändert sich stetig von
Vzz = 4.5 × 10 21 V/m 2 bei 40 K zu 4.0 × 10 21 V/m 2 bei Raumtemperatur.
Wir finden im Rahmen unserer Messgenauigkeit keinen Hinweis auf
einen Phasenübergang. Allerdings gibt es bei der Temperatur von 130 K
Hinweise auf dynamische Prozesse im Gitter.
Diese Arbeit wurde vom BMBF gefördert (05 KK1TSA/7).
DF 1.5 Mo 11:10 H11
Dehnungsgekoppelter Hall-Effekt in Ferroelektrika — •Doru
Constantin Lupascu — Inst. f¨r Materialwissenschaft, TU Darmstadt,
Petersenstr. 23, 64287 Darmstadt
Die meisten Ferroelektrika sind a priori sehr gute Isolatoren. Trotzdem
führt die Umlagerung von Punktdefekten zu den bekannten Alterungsund
Ermüdungserscheinungen. Um eine Zahlengrundlage für die Beschreibung
des Ladungstransports zu erhalten, ist die Kenntnis der dominanten
Ladungsträgertyps und dessen Beweglichkeit sehr relevant. In
diesem Vortrag wird eine Methode vorgestellt, mit der auch in undurchsichtigen
Proben die langsame Umlagerung von Punktdefekten im Hall-
Feld über die Kopplung an die Dehnung bestimmt werden kann. Ergebnisse
für Blei-Zirkonat-Titanat werden vorgestellt und die Perspektiven
für die Methode gezeigt.
DF 1.6 Mo 11:30 H11
Kolossale dielektrische Konstanten in CaCu3Ti4O12? — •R.
Fichtl 1 , P. Lunkenheimer 1 , B. Renner 2 , S.G. Ebbinghaus 2 , A.
Reller 2 und A. Loidl 1 — 1 Experimentalphysik V, Elektronische
Korrelationen und Magnetismus, Institut für Physik, Universität
Augsburg, 86159 Augsburg — 2 Festkörperchemie, Institut für Physik,
Universität Augsburg, 86159 Augsburg
Die Entdeckung kolossaler dielektrischer Konstanten von ε ′ >∼ 10 4
in CaCu3Ti4O12 (CCTO) entfachte großes Interesse, da große Permittivitäten
für elektronische Anwendungen (kapazitive Bauelemente) enorme
Möglichkeiten versprechen. Zur Klärung der Frage nach dem Ursprung
dieser riesigen dielektrischen Konstanten wurden Messungen an CCTO
bei verschiedenen Temperaturen, mit unterschiedlichen Kontakten und
Probendicken, über einen sehr großen Frequenzbereich durchgeführt.
Die Separation nicht-intrinsischer Beiträge, wie Kontakte oder Korngrenzen,
von den interessierenden intrinsischen Eigenschaften wurde mit
Hilfe einer Ersatzschaltbildanalyse vorgenommen. Es wurde festgestellt,
dass die gefundenen dielektrischen Konstanten von mehr als 10 4 nicht
intrinsisch sind. Stattdessen ergaben sich intrinsische, weitgehend frequenzunabhängige
Permittivitäten von etwa 100 - von den erhofften riesigen
Werten zwar weit entfernt, jedoch im Vergleich zu bisher in der
Elektronik verwendeten Materialien noch immer sehr groß.
Neben den Messungen an CaCu3Ti4O12 werden auch Ergebnisse am
isostrukturellen Cu2Ta4O12 vorgestellt, das ebenfalls scheinbar kolossale
dielektrische Konstanten zeigt.