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  5. Dislocation Density‐Mediated Functionality in Single‐Crystal BaTiO₃
 
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2024
Zweitveröffentlichung
Artikel
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Dislocation Density‐Mediated Functionality in Single‐Crystal BaTiO₃

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TUDa URI
tuda/12401
URN
urn:nbn:de:tuda-tuprints-283023
DOI
10.26083/tuprints-00028302
Autor:innen
Zhuo, Fangping ORCID 0000-0001-5194-320X
Zhou, Xiandong ORCID 0000-0003-4397-430X
Dietrich, Felix
Soleimany, Mehrzad ORCID 0000-0002-0672-8145
Breckner, Patrick
Groszewicz, Pedro B. ORCID 0000-0002-5246-6449
Xu, Bai‐Xiang
Buntkowsky, Gerd ORCID 0000-0003-1304-9762
Rödel, Jürgen ORCID 0000-0002-8975-7741
Kurzbeschreibung (Abstract)

Unlike metals where dislocations carry strain singularity but no charge, dislocations in oxide ceramics are characterized by both a strain field and a local charge with a compensating charge envelope. Oxide ceramics with their deliberate engineering and manipulation are pivotal in numerous modern technologies such as semiconductors, superconductors, solar cells, and ferroics. Dislocations facilitate plastic deformation in metals and lead to a monotonous increase in the strength of metallic materials in accordance with the widely recognized Taylor hardening law. However, achieving the objective of tailoring the functionality of oxide ceramics by dislocation density still remains elusive. Here a strategy to imprint dislocations with {100}<100> slip systems and a tenfold change in dislocation density of BaTiO₃ single crystals using high‐temperature uniaxial compression are reported. Through a dislocation density‐based approach, dielectric permittivity, converse piezoelectric coefficient, and alternating current conductivity are tailored, exhibiting a peak at medium dislocation density. Combined with phase‐field simulations and domain wall potential energy analyses, the dislocation‐density‐based design in bulk ferroelectrics is mechanistically rationalized. These findings may provide a new dimension for employing plastic strain engineering to tune the electrical properties of ferroics, potentially paving the way for advancing dislocation technology in functional ceramics.

Freie Schlagworte

dislocations

ferroelectrics

functional ceramics

plastic deformation

Sprache
Englisch
Fachbereich/-gebiet
11 Fachbereich Material- und Geowissenschaften > Materialwissenschaft > Fachgebiet Mechanik Funktionaler Materialien
11 Fachbereich Material- und Geowissenschaften > Materialwissenschaft > Fachgebiet Nichtmetallisch-Anorganische Werkstoffe (2025 umbenannt in "Fachgebiet Funktionskeramiken")
07 Fachbereich Chemie > Eduard-Zintl-Institut > Fachgebiet Physikalische Chemie
DDC
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 540 Chemie
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 660 Technische Chemie
Institution
Universitäts- und Landesbibliothek Darmstadt
Ort
Darmstadt
Titel der Zeitschrift / Schriftenreihe
Advanced Science
Jahrgang der Zeitschrift
11
Heftnummer der Zeitschrift
31
ISSN
2198-3844
Verlag
Wiley-VCH
Ort der Erstveröffentlichung
Weinheim
Publikationsjahr der Erstveröffentlichung
2024
Verlags-DOI
10.1002/advs.202403550
PPN
523224788
Artikel-ID
2403550

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