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Herstellung und Charakterisierung Sol-Gel basierter Kalium-Natrium-Niobat-Schichten

Wiegand, Sebastian (2014)
Herstellung und Charakterisierung Sol-Gel basierter Kalium-Natrium-Niobat-Schichten.
Technische Universität Darmstadt
Ph.D. Thesis, Primary publication

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Item Type: Ph.D. Thesis
Type of entry: Primary publication
Title: Herstellung und Charakterisierung Sol-Gel basierter Kalium-Natrium-Niobat-Schichten
Language: German
Referees: Ensinger, Prof. Dr. Wolfgang ; Bein, Prof. Dr. Thilo
Date: 12 February 2014
Place of Publication: Darmstadt
Date of oral examination: 12 February 2014
Abstract:

Ferroelektrika werden in zahlreichen technischen Anwendungen als Aktoren und Sensoren eingesetzt. Das mit Abstand am häufigsten eingesetzte Material ist hierbei PZT. Dieses enthält allerdings Blei und ist deshalb von der RoHS-Richtlinie betroffen. Es muss daher mittelfristig durch RoHS konforme Alternativen ersetzt werden. Eine mögliche Alternative stellt das in dieser Arbeit untersuchte KNN dar. Zur Herstellung der KNN-Schichten wurde das kostengünstige Sol-Gel-Verfahren verwendet. In der Arbeit wurden zwei neue Sol-Varianten auf Basis von 1,3-Propandiol und Essigsäure entwickelt. Durch die Optimierung verschiedener Parameter wie des Alkalimetallüberschusses oder der Temperaturführung ließen sich signifikante Verbesserungen der Schichteigenschaften wie eine verbesserte Morphologie, Phasenzusammensetzung und elektrische Kennwerte erreichen. Des Weiteren wurde das Sol-Gel-Komposit-Verfahren erstmalig zur Herstellung dicker KNN-Schichten mit einem Schichtdickenbereich von 1-30 µm verwendet. Auch hier konnten durch die Optimierung des Herstellungsprozesses signifikante Verbesserungen der Eigenschaften erzielt werden. Somit sind nun KNN-Schichten mit Schichtdicken von unter einem Mikrometer bis zu mehreren zehn Mikrometern herstellbar.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage

Ferroelectics are used in a large number of technical applications as actuators and sensors. The material with the biggest marcet share is PZT. However, it contains lead and is hence affected by the RoHS directive. It has to be replaced medium term by RoHS conform alternatives. One of the possible materials is the KNN which was investigated in this study. To produce the KNN-Films the cost effective Sol-Gel process has been used. In this work two new sol types on the basis of 1,3-propandiole and acetic acid have been developed. By means of improvement of different processing parameters like the alkali metal excess or the temperature treatment a significant improvement of the film properties such as morphology, phase composition and electrical features could be achieved. Furthermore the Sol-Gel-composite process has been used for the first time to fabricate KNN films with a range of the thickness of 1 – 30 µm. A significant improvement of the film properties could be achieved by the optimisation of the processing parameters here as well. So KNN films with a thickness range from on micrometre up to several tens of micrometres can be produced now.

English
Uncontrolled Keywords: Sol-Gel, Bleifrei, Schicht
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-38254
Classification DDC: 500 Science and mathematics > 500 Science
Divisions: 11 Department of Materials and Earth Sciences > Material Science > Material Analytics
Date Deposited: 05 Mar 2014 13:40
Last Modified: 09 Jul 2020 00:37
URI: https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/3825
PPN: 337475814
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