Einsichten aus atomistischen Computersimulationen des mechanischen Verhaltens

Einblicke in die Korngrenzeigenschaften von polykristallinem Graphen

Zusammenarbeit der FG Physikalische Metallkunde und Materialmodellierung

Zur Rolle der Versetzungsdichte in Strontiumtitanat

Wie sich der Na-Transport im Festelektrolyten NASICON verbessern lässt

Vermessung und Simulation des elektromagnetischen Zerfall eines angeregten Lithium-Isotops mit beispielloser Präzision

Elektronische Struktur einer Operando-Festkörperzelle mit Natriumkobaltatkathode

Zusammenspiel von Elelektronenspektrospie, Dünnschichtanalyse und Elektronenstrukturrechnungen

Aufklärung der elektronischen Struktur und Thermodynamik mit Hilfe von DFT Rechnungen

Wir haben die atomare und elektronische Struktur sowie die chemische Zusammensetzung von ZnO-Bikristallproben mit {0001} Inversionsdomänengrenzen (IDB) mit Hilfe von Berechnungen der Dichtefunktionaltheorie untersucht. Die Rechnungen zeigen, dass thermodynamisch bevorzugte IDBs durch vollständig (4-fach) koordinierte Atome gekennzeichnet sind und relativ geringe Grenzflächenenergien im Bereich von 45 bis 95 meV / Å^2 besitzen,l. Die elektronischen Eigenschaften des IDB weichen nur schwach von denen des volummenmaterials ab und sind gegenüber Druck- und Zugspannungen eher unempfindlich. Unsere Ergebnisse zeigen, dass experimentell beobachtete piezotronische Eigenschaften von Bikristallen keine intrinsische Eigenschaft des unberührten GB selbst sind, sondern Defekten, Verunreinigungen oder Dotierstoffen stammen. DIe hier identifizierten Niedrigenergiestrukturmodelle können auch auf andere IDBs vom wz- oder zb-Typ (z. B. GaN, AlN, SiC usw.) übertragbar sein.

Ein phänomenologischer theoretischer Ansatz

Dieser Übersichtsartikel konzentriert sich auf die phänomenologische Beschreibung des Einflusses elastischer Defekte auf die elektrophysikalischen Eigenschaften von nanoskaligen ferroelektrischer Materialien. Unter Verwendung des phänomenologischen Ansatzes von Landau-Ginzburg-Devonshire betrachten wir den Beitrag der elastischen Defekte (z. B. neutrale Sauerstoffleerstellen) zu den Phasenübergangstemperaturen, Phasendiagrammen, piezoresistiven, dielektrischen und polaren Eigenschaften dünner ferroelektrischer Filme und Nanopartikel. Besonderes Augenmerk legen wir auf die Rolle des flexoelektrischen Effekts, der Vegard-Dehnungen und -Spannungen, einschließlich ihrer Synergie, die als flexochemische Kopplung bezeichnet wird, sowie auf die defektbedingten Phänomene in Nanoferroics. Wir untersuchen den Einfluss der Migration mobiler geladener Defekte (z. B. Drift und Diffusion von Kationen oder Leerstellen von geladenem Sauerstoff) auf die Domänenstrukturentwicklung in dünnen ferroelektrischen Filmen. Wir diskutieren auch die Möglichkeiten der selbstorganisierten Ordnung ungeladener elastischer Defekte in dünnen verspannten Oxidfilmen und zeigen, dass eine thermodynamisch stabile ungeordnete Phase, räumlich modulierte Phasen und langreichweitig geordnete Phasen mit Defektschichten parallel oder senkrecht zur Substratebene möglich sind erscheinen im Phasendiagramm in Abhängigkeit von der Film-Substrat-Fehlanpassungsdehnung, der Konzentration elastischer Defekte und den Vegard-Koeffizienten. Da die langreichweitig geordneten ferroischen Phasen multiferroisch werden können, wenn einige elastische Dipole zu elektrischen werden, eröffnen die erhaltenen Ergebnisse den Weg zur Erzeugung und Steuerung fehlerhaft geordneter Überstrukturen durch Auswahl eines geeigneten Substrats und einer Defektkonzentration in dünnen ferroischen Filmen.

Erhöhung der Li-Ionenleitfähigkeit in Agyroditen durch Einfrieren der Anionenordnung

In dieser gemeinsamen Arbeit mit der Gruppe von Wolfgang Zeier (WWU Münster) demonstrieren wir, dass die Anionenordnung in Li6PS4Br durch Temperaturbehandlung und kontrolliertes Abschrecken eingestellt werden kann. Neutronenpulverbeugungs- und AIMD-Simulationen zeigen, dass eine Änderung der lokalen Ordnung zu Unterschieden in den lokalen Ladungen führt, was sich wiederum direkt auf die Lithiumverteilung auswirkt. Ein höherer Grad an Unordnung führt zur räumlichen Delokalisierung des Li und zu kürzeren Li-Li-Abständen, wofür Intercage-Sprünge verantwortlich sind. Die optimierte Anionenfehlordnung kann zu einer Vervierfachung der Ionenleitfähigkeit führen. Diese Arbeit liefert ein besseres Verständnis darüber, wie sich Synthese- und Nachsynthesebedingungen auf die Struktur und den Ionentransport in Lithium-Argyroditen auswirken. Dieses Wissen hilf, die Materialeigenschaften von Festkörperelektrolyten zu verbessern, ohne die Zusammensetzung des Materials selbst zu verändern.