Das übergeordnete Ziel dieser Arbeit ist die Erforschung und Qualifizierung von zwei vielversprechenden Methoden zur Defektlevel-Identifizierung in Akzeptor-dotiertem polykristallinem Bariumtitanat. Um Untersuchungen an definierten Proben zu ermöglichen, wurde mittels Festkörpersynthese undotiertes sowie Mn- und Fe-dotiertes polykristallines BaTiO₃ hergestellt. Der Einfluss der Akzeptor-Konzentration auf die Mikrostruktur und Kristallstruktur wurde mit Hilfe von SEM, EBSD und XRD untersucht. Nach Überschreiten eines vom Dotierstoff abhängigen Schwellenwertes steigt der Anteil der hexagonalen Phase mit steigender Akzeptor-Konzentration. Das Auftreten der nicht ferroelektrischen hexagonalen Phase hat deutliche Auswirkungen auf die Mikrostruktur, die temperaturabhängige Permittivität sowie die ferroelektrischen Eigenschaften (P-E Kurven).

Das erste Hauptziel dieser Arbeit befasste sich mit der Frage, ob die Defektlevel von Akzeptor-dotiertem polykristallinem BaTiO₃ mittels Röntgenphotoelektronenspektroskopie identifiziert werden können. Hierzu wurden die Grenzflächen zwischen RuO₂, PtOₓ und Sn-dotiertem In₂O₃ Elektroden zu polykristallinem BaTiO₃ mit unterschiedlicher Mn- und Sauerstoffleerstellen Konzentration untersucht. Auf Basis der experimentellen Ergebnisse wurde die Grenzfläche zwischen RuO₂ und reduziertem Mn-dotiertem BaTiO₃ in MATLAB simuliert. Die Kombination aus Experiment und Simulation zeigt, dass die Grenzflächenmethode nur für Materialien mit einer geringen Permittivität geeignet ist.

Das zweite Hauptziel dieser Arbeit befasste sich mit der Frage, bis zu welchem Maß Re-Oxidationsexperimente für die Defektlevel-Identifizierung in Akzeptor-dotiertem polykristallinem BaTiO₃ genutzt werden können. Durch aufeinander folgende Heizzyklen wurde Mn- und Fe-dotiertes polykristallines BaTiO₃ langsam re-oxidiert, während die DC-Leitfähigkeit aufgezeichnet wurde. Zudem wurden die unterschiedlichen Beiträge zur elektronischen Leitfähigkeit in einem MATLAB Tool simuliert. Der Vergleich von experimenteller und simulierter Aktivierungsenergie zeigte deutlich Unterschiede, weshalb davon ausgegangen wird, dass neben den implementierten Beiträgen noch weitere Effekte Auswirkung auf die elektrische Leitfähigkeit haben. Mit dem derzeitigen Simulationstool war es nicht möglich, eine verlässliche Defektlevel-Identifizierung oder quantitative Beschreibung des Re-Oxidations-Verhaltens zu erreichen. Dennoch konnten die vorliegenden Ergebnisse zu einem tieferen Verständnis von Raumladungszonen an Korngrenzen beitragen.

Zum Abschluss wurde der Einfluss von Mn- und Fe-Dotierung auf die Widerstandsdegradation von polykristallinem BaTiO₃ untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass beide Akzeptoren die Lebenszeit von polykristallinem BaTiO₃ steigern, wobei die Mn-Dotierung eine deutlich höhere Lebenszeitsteigerung erzielte.