Kondensatoren mit hoher Energiedichte sind wichtige Komponenten in Gleichrichtern, welche zur Invertierung von AC- zu DC-Signalen gebraucht werden, um z.B. Akkumulatoren elektrischer Fahrzeuge zu laden oder die Windenergie von Windturbinen in unser elektrisches Netz zu speißen. Antiferroelektrische Materialien sind aufgrund ihrer hohen Energiedichte im Vergleich zu dielektrischen oder ferroelektrischen Kondensatoren und ihrer hohen Leistungsdichte im Vergleich zu elektrochemischen Kondensatoren erfolgsversprechende Kandidaten für solche hochenergetischen Kondensatoren. Bisher sind allerdings die einzigen geeigneten antiferroelektrischen Materialien für solche Anwendungen Bleizirkonattitanat (PZT) basierende Materialien. Während der Herstellung und des Recyclings dieser Materialien entstehen giftige bleihaltige Komponenten. Im Gegensatz dazu sind die nicht giftigen Alternativen wie Silber- (AN) oder Natriumniobat (NN) sehr teuer. Dementsprechend ist die Nachfrage nach nicht giftigen kostengünstigen antiferroelektrischen Alternativen sehr hoch.

In dieser Arbeit wurde die Elektronenstruktur des antiferroelektrischen Materials Natriumniobat untersucht. Zum Vergleich wurde das ferroelektrische Material Kaliumniobat (KN) analysiert, um mögliche Unterschiede, die verantwortlich für die (anti)ferroelektrischen Eigenschaften dieser beiden Materialsysteme sind, zu identifizieren. Rasterelektronenmikroskopie (REM) und Röntgenbeugung (XRD) wurden verwendet, um die Zusammensetzung, Kristallstruktur und Mikrostruktur der hergestellten Keramiken zu verifizieren. Das Polarisationsverhalten mit sich änderten elektrischem Feld wurde untersucht, um die (anti)ferroelektrischen Eigenschaften zu qualifizieren. Die elektronische Struktur inklusive Bandlücke und energetischen Fallen, welche das Ferminiveau begrenzen können, wurden mittels Röntgenphotoelektronenspektroskopiemessungen (XPS) in Verbindung mit oxidierenden und reduzierenden Behandlungen untersucht. Die Arten und Mechanismen des Ladungstransports, die Art der Leitfähigkeit und mögliche präsente Defekte wurden mittels feld-, temperatur-, atmosphären und zeitabhängiger Leitfähigkeitsmessungen analysiert. Diese Experimente wurden mit temperaturund feldabhängigen Leitfähigkeitsmessung während der Aufnahme von XP-Spektren komplementiert. Mit diesen Ergebnissen wurde ein erstes Modell postuliert, das die elektronische Struktur von Natrium- und Kaliumniobat erklärt. Zudem wurden nächste Schritte zur Verifizierung des Modells aufgeführt. Dementsprechend schafft diese Arbeit die Basis für weitere Untersuchungen zur Analyse der Verbindung zwischen elektronischer Struktur und antiferroelektrischen Eigenschaften, um neue, günstige und nicht giftige antiferroelektrische Materialzusammensetzungen vorherzusagen.