Die vorliegende Arbeit befasst sich umfassend mit der Entwicklung von Schichtperowskiten als innovatives Templatmaterial für die Texturierung des bleifreien Werkstoffs (Li0,04Na0,52K0,44)0,998(Nb0,84Ta0,1Sb0,06)O2,99 (KNNLTS0,9). Dabei konnte erfolgreich epitaktisches Kornwachstum von KNNLTS0,9 an NaCa4Nb5O17-Templaten nachgewiesen und somit dargelegt werden, dass Schichtperowskite grundsätzlich für eine Texturierung geeignet sind.
Aktualisiert: 2023-06-01
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Zur makroskopischen Aktivierung der Koppeleigenschaften eines piezoelektrischen Wandlers ist die Polung mittels eines elektrischen Feldes nötig. Werden Wandler in Strukturen integriert, verändern sich die elektrischen, thermischen und mechanischen Randbedingungen, auf die die Polung und die Bauteilauslegung abgestimmt werden müssen. Daher müssen Polungsparameter und Betriebsbedingungen für Bauteile mit integrierten Wandlern angepasst werden.
Aktualisiert: 2023-06-01
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Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung eines mikromechanisch und physikalisch motivierten nichtlinearen konstitutiven Modells und dessen Finite-Elemente Formulierung zur Beschreibung wechselseitig gekoppelter thermoelektro-mechanischer Prozesse in Ferroelektrika. U.a. sollen Betrachtungen auf atomarer Ebene eine mathematisch-physikalische Beschreibung wechselseitiger thermo-elektro-mechanischer Kopplungen auf Meso- bzw. Korn-Ebene ermöglichen.
Die für die Finite-Elemente-Formulierung notwendige schwache Form und ihre Herleitung führen zudem zu Fragestellungen wie beispielsweise, ob und auf welche Weise die schwache Form eines um die Kalorik erweiterten elektromechanischen und, allgemeiner, eines elektrodynamischen Feldproblems über eine Variationsformulierung hergeleitet werden kann.
Aktualisiert: 2023-06-01
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Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung eines mikromechanisch und physikalisch motivierten nichtlinearen konstitutiven Modells und dessen Finite-Elemente Formulierung zur Beschreibung wechselseitig gekoppelter thermoelektro-mechanischer Prozesse in Ferroelektrika. U.a. sollen Betrachtungen auf atomarer Ebene eine mathematisch-physikalische Beschreibung wechselseitiger thermo-elektro-mechanischer Kopplungen auf Meso- bzw. Korn-Ebene ermöglichen.
Die für die Finite-Elemente-Formulierung notwendige schwache Form und ihre Herleitung führen zudem zu Fragestellungen wie beispielsweise, ob und auf welche Weise die schwache Form eines um die Kalorik erweiterten elektromechanischen und, allgemeiner, eines elektrodynamischen Feldproblems über eine Variationsformulierung hergeleitet werden kann.
Aktualisiert: 2022-01-20
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Zur makroskopischen Aktivierung der Koppeleigenschaften eines piezoelektrischen Wandlers ist die Polung mittels eines elektrischen Feldes nötig. Werden Wandler in Strukturen integriert, verändern sich die elektrischen, thermischen und mechanischen Randbedingungen, auf die die Polung und die Bauteilauslegung abgestimmt werden müssen. Daher müssen Polungsparameter und Betriebsbedingungen für Bauteile mit integrierten Wandlern angepasst werden.
Aktualisiert: 2023-03-31
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Die vorliegende Arbeit befasst sich umfassend mit der Entwicklung von Schichtperowskiten als innovatives Templatmaterial für die Texturierung des bleifreien Werkstoffs (Li0,04Na0,52K0,44)0,998(Nb0,84Ta0,1Sb0,06)O2,99 (KNNLTS0,9). Dabei konnte erfolgreich epitaktisches Kornwachstum von KNNLTS0,9 an NaCa4Nb5O17-Templaten nachgewiesen und somit dargelegt werden, dass Schichtperowskite grundsätzlich für eine Texturierung geeignet sind.
Aktualisiert: 2023-03-31
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Gegenstand der vorliegenden Arbeit war die Herstellung von geraden Kantenwellenleitstrukturen in Lithiumniobat mit geringen Streuverlusten auf Basis der Lasermikrostrukturierung mit ultrakurzen Impulsen.
Die Herausforderung lag in der experimentellen Realisierung von nahezu völlig glatten
Oberflächen. Allerdings ist dies bei der Lasermikrostrukturierung nicht so einfach, da ein flächiger Abtrag erst durch die Überlagerung einer Vielzahl einzelner applizierter Impulse ermöglicht wird. Jedoch wird mit jedem applizierten Impuls ein Krater auf der Probenoberfläche erzeugt, welcher die Form des radial-symmetrischen Gauß´schen Strahlprofils annimmt. Dabei hängt die Größe des Abtragskraters zum einen von der eingesetzten Impulsenergie und zum anderen von den materialspezifischen Eigenschaften ab. Für die nichtlineare Optik ist Lithiumniobat bereits als herausragendes Material bekannt, vor allem als periodisch gepolter Kristall für nichtlineare Konversionsprozesse. Zudem bietet das Material durch seine Eigenschaften der Ferroelektrizität, Pyroelektrizität und Piezoelektrizität über das Verfahren des laserinduzierten Abtrags einen spannenden Zugang zu den Prozess der Ladungsträgeranregung bei Bestrahlung mit intensiver Laserstrahlung. Auf Basis der Abtragscharakteristika wurden Rückschlüsse auf die Ladungsträgeranregung gezogen.
Durch die Änderung der chemischen Zusammensetzung von Lithiumniobat verändert sich nicht nur das Absorptions-verhalten sondern auch die Ladungsträgeranregung bzw. -umverteilung bei Bestrahlung mit intensiver Laserstrahlung.
Im Rahmen der Dissertation wurden hierzu Untersuchungen auf kongruenten Lithiumniobat (CLN) und auf Magnesiumoxid dotierten Lithiumniobat in kongruenter und stöchio-metrischer Zusammensetzung (MgO(5:0 mol%):CLN und MgO(1:3 mol%):SLN) durchgeführt.
Aktualisiert: 2021-03-31
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Gegenstand der vorliegenden Arbeit war die Herstellung von geraden Kantenwellenleitstrukturen in Lithiumniobat mit geringen Streuverlusten auf Basis der Lasermikrostukturierung mit ultrakurzen Impulsen. Die Herausforderung lag in der experimentellen Realisierung von nahezu völlig glatten Ober- ächen. Allerdings ist dies bei der Lasermikrostrukturierung nicht so einfach, da ein ächiger Abtrag erst durch die Überlagerung einer Vielzahl einzelner applizierter Impulse ermöglicht wird. Jedoch wird mit jedem applizierten Impuls ein Krater auf der Probenoberächen erzeugt, welcher die Form des radial-symmetrischen Gauÿ´schen Strahlprols annimmt. Dabei hängt die Gröÿe des Abtragskraters zum einen von der eingesetzten Impulsenergie und zum anderen von den materialspezischen Eigenschaften ab. Für die nichtlineare Optik ist Lithiumniobat bereits als herausragendes Material bekannt, vor allem als periodisch gepolter Kristall für nichtlineare Konversionsprozesse. Zudem bietet das Material durch seine Eigenschaften der Ferroelektrizität, Pyroelektrizität und Piezoelektrizität über das Verfahren des laserinduzierten Abtrags einen spannenden Zugang zu den Prozess der Ladungsträgeranregung bei Bestrahlung mit intensiver Laserstrahlung. Auf Basis der Abtragscharakteristika wurden Rückschlüsse auf die Ladungsträgeranregung gezogen. Durch die Änderung der chemischen Zusammensetzung von Lithiumniobat verändert sich nicht nur das Absorptionsverhalten sondern auch die Ladungsträgeranregung bzw. -umverteilung bei Bestrahlung mit intensiver Laserstrahlung. Im Rahmen der Dissertation wurden hierzu Untersuchungen auf kongruenten Lithiumniobat (CLN) und auf Magnesiumoxid dotierten Lithiumniobat in kongruenter und stöchiometrischer Zusammensetzung (MgO(5.0 mol%):CLN und MgO(1.3 mol%):SLN) durchgeführt.
Aktualisiert: 2019-07-03
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Gegenstand der vorliegenden Dissertation ist die Entwicklung einer Methode zur Untersuchung des makroskopischen polykristallinen Materialverhaltens ferroelektrischer, -magnetischer und multiferroischer Materialien ohne die Verwendung eines räumlichen Diskretisierungsverfahrens. Trotzdem sollen die irreversiblen Prozesse, Eigenspannungen und das Schädigungsverhalten als Resultat der Domänenwandverschiebungen berücksichtigt werden. Im Gegensatz zu räumlichen Diskretisierungsverfahren wird die Kornstruktur des repräsentativen Volumenelements (RVE) auf einen makroskopischen materiellen Punkt kondensiert. Ist der Aspekt der Interaktion der Kornstruktur aufgrund der Diskretisierung bei der FEM intrinsisch berücksichtigt, so ist die Realisierung dieser Interaktion eine zentrale Aufgabe bei der hier entwickelten Kondensierten Methode (KM).
Aktualisiert: 2020-06-05
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Im Rahmen dieser Arbeit werden zunächst die bruchmechanischen Beanspruchungsgrößen in piezoelektrischen Materialien analytisch untersucht. Hierzu werden auf der makroskopischen Längenskala die gekoppelten mechanischen und elektrischen Randbedingungen am Riss erweitert, sowie ihre Gültigkeit bei geneigten elektrischen Feldern überprüft. Auf der mikroskopischen Längenskala erfolgt die Beschreibung der ferroelektrischen und ferroelastischen Effekte durch ein mikromechanisches Materialmodell. Die beiden Längenskalen werden in einem Prozesszonenmodell miteinander gekoppelt. Mithilfe dieses Modells werden für unterschiedliche Polungs- und Belastungskombinationen die Risswiderstandskurven berechnet und untersucht. Anschließend wird ein mikromechanisch motiviertes Kontinuumschädigungsmodell für nichtlineares ferroelektrisches Materialverhalten entwickelt und in einen Finite-Elemente-Code implementiert. Als Anwendungsbeispiel eignet sich die Simulation des Polungsvorgangs eines Multilayer-Aktors. Die gewonnenen Erkenntnisse
tragen sowohl zur Optimierung der Funktionalität, als auch zum besseren Verständnis der Schädigung und damit zur genaueren Vorhersage der Lebensdauer ferroelektrischer Komponenten bei.
Aktualisiert: 2020-06-05
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In dieser Arbeit wird ein Simulationswerkzeug zur Untersuchung des komplexen elektromechanischen Verhaltens von Ferroelektrika entwickelt. Es wird ein neues Materialmodell vorgestellt, das die elektrische Leitfähigkeit der Ferroelektrika berücksichtigt. Anhand von anwendungsnahen Beispielen wird der Einfluss der elektrischen Leitfähigkeit untersucht.
Aktualisiert: 2021-02-11
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In der vorliegenden Arbeit wurde die Korngröße verschiedener PZT-Keramiken in einem Bereich zwischen 300 nm und 10 µm gezielt eingestellt und deren dielektrisches, piezoelektrisches und elektromechanisches Eigenschaftsbild charakterisiert. Aufgrund der weiterhin durchgeführten mikrostrukturellen Analysen und Kristallstrukturuntersuchungen konnte ein Modell für den Einfluss der Korngröße auf die Eigenschaften der Keramiken abgeleitet werden.
Aktualisiert: 2021-02-11
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