Realstruktur des FeNbO4 und elektronische Materialeigenschaften

Im Mittelpunkt dieser Arbeit steht die strukturelle Charakterisierung des FeNbO4 in seinen Polymorphen II und III. Die Sichtung der einschlägigen Literatur und die Auswertung eigener Vorarbeiten lassen die Schlüsse zu, daß der kristalline Aufbau des FeNbO4 signifikante Störungen aufweist, und daß sich diese Störungen offenbar auf die Matreialeigenschaften auswirken. Die Aufklärung der Realstruktur des Eisenniobates ist somit wichtige Voraussetzung für das Verständnis seiner Eigenschaften. Zentrale Bedeutung für das Auftreten einer Realstrukturierung im FeNbO4 hat die Existenz eines Ordnungs-Unordnungs-Phasenübergangs von FeNbO4-II zu FeNbO4-III im Temperaturbereich zwischen 1100°C und 1050°C. Dieses Temperaturintervall liegt im unteren Bereich der möglichen Sintertemperaturen des keramischen Materials und wird in fast allen veröffentlichten Synthesevorschriften mehrfach durchschritten. Um den Einfluß des Phasenübergangs auf die Realstruktur systematisch zu untersuchen wurde eine geeignete Variation der Syntheseparameter durchgeführt. Die Charakterisierung der Proben erfolgte mittels röntgenographischer und elektronenmikroskopischer Methoden. Es wurde eine Realstruktur beobachtet, die sich mit Hilfe von drei Parametern (Domänengröße, Ordnungsgrad, Zustand des Kristallgitters) eindeutig beschreiben läßt. Eine Quantifizierung der erwähnten Parameter wurde durch die Aufstellung eines geeigneten Modells für die Rietveld-Analyse erreicht. Des weiteren wurden Messungen bezüglich der elektrischen und magnetischen Eigenschaften durchgeführt. Ein systematischer Einfluß der Realstruktur konnte in beiden Fällen eindeutig nachgewiesen werden. Daraus resultiert eine potentielle Anwendbarkeit des Materials als Halbleitergassensor. Eine weitergehende Modellierung oder theoretische Beschreibung der genannten Eigenschaften ist aufgrund der komplexen Realstruktur sehr schwierig und steht noch aus.