Diese Arbeit versucht verschiedene theoretische Konzepte multiferroischer Ferroelektrika durch experimentelle Ergebnisse zu verifizieren. Nach einer Einführung in die theoretischen Konzepte multiferroischer Systeme erfolgt ein Überblick über die verwendeten Messmethoden. Im darauf folgenden Abschnitt werden die multiferroischen Eigenschaften zweier Spinspiralsysteme untersucht: das natürliche Mineral PbCuSO_4(OH)_2 und die Spinellverbindung LiCuVO_4. Theoretisch vorhergesagte Phasen für solche frustrierte Spinkettensysteme werden durch umfassende Betrachtungen der ferroelektrischen Polarisation experimentell überprüft. So erlauben die Ergebnisse beispielsweise das Konzept der Vektorchiralität zu bestätigen. Im abschließenden Teil werden die beiden multiferroischen hexagonalen Manganate YMnO_3 und ErMnO_3 untersucht, welche zu den geometrisch getriebenen Ferroelektrika zählen. Dabei konnte die Polarisation erfolgreich geschaltet werden, was eine elektrische Manipulation der Domänenwände ermöglicht. Insbesondere das Verständnis des Einflusses von elektrischen Feldern auf die Domänenstruktur und die Identifizierung zweier Schaltprozesse war von Bedeutung. Deren Ursprung wurde anhand des polaren Schaltverhaltens erforscht und abschließend ein Weg zur gezielten Manipulation der Domänenwandeigenschaften diskutiert.
Aktualisiert: 2019-12-27
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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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Diese Arbeit beschäftigt sich mit den polaren Eigenschaften zweier sehr unterschiedlicher Skyrmionensysteme: zum einen mit Cu2OSeO3, einem chiralen Material mit helikalem magnetischem Grundzustand und Bloch-artigen Skyrmionen; zum anderen mit GaV4S8, einem nicht chiralen System mit kollinearem Grundzustand und Néel-artigen Skyrmionen.
Diese beiden Systeme wurden mit Hilfe der dielektrischen Spektroskopie, kombiniert mit Pyro- und Magnetostrommessungen, untersucht. Die 2012 im Isolator Cu2OSeO3 entdeckte Skyrmionenphase wurde hinsichtlich ihrer magnetoelektrischen Eigenschaften ausgewertet und der Einfluss von externen elektrischen Feldern auf die Polarisation betrachtet. Im Halbleiter GaV4S8, bei welchem 2015 eine Skyrmionenkristall-Phase bestätigt wurde, wurden mehrere ferroelektrische Phasen nachgewiesen und die Dynamik der durch orbitale Ordnung hervorgerufenen Polarisation näher analysiert.
Aktualisiert: 2020-12-08
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