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Forschungsbericht]

Keramische Funktionsschichten

Projektbeschreibung:
Die Arbeitsgruppe "Keramische Funktionsschichten" beschäftigt sich mit der Herstellung, Modifikation und Entwicklung von keramischen Dick- und Dünnschichten, vornehmlich auf Basis von oxidischen Perowskiten wie etwa BaTiO3, SrTiO3, Ba/SrTiO3 oder Pb/Zr(TiO3). Dies umfasst sowohl pulverbasierte als auch lösungs- oder Sol-basierte Verarbeitungsverfahren. Als Depositionsverfahren kommen Siebdruck, Foliengießen und elektrophoretische Abscheidung (EPD) für die Herstellung von Dickschichten sowie Chemical-Solution-Deposition- (CSD-) Verfahren für die Herstellung von Dünnschichten zum Einsatz. Die für die Schichten nötigen Pulver, Lösungen oder Sole werden entweder über die klassische Mischoxidroute (MOX) oder über Lösungs- bzw. Sol-basierte, nass-chemische Routen hergestellt. Über beide Syntheserouten ist ein weites Spektrum an sowohl undotierten, als auch dotierten Oxidkeramiken zugänglich. An den oben genannten Schichten werden Eigenschaftsbeziehungen zu extrinsischen Einflussgrößen wie der (Mikro-)Struktur und der Zusammensetzung aufgestellt. Die Einflüsse der verschiedenen Prozessierungsverfahren auf die Struktur und damit auf z.B. halbleitende oder dielektrische Eigenschaften wie Permittivität oder dielektrischer Verlust, aber auch elektrische Steuerbarkeit werden mittels verschiedener Materialcharakterisierungsmethoden untersucht. Weiterhin kommen an Pulvern und Suspensionen die klassischen Partikelcharakterisierungsmethoden wie Laserbeugung, Bestimmung der spezifischen Oberfläche mittels Stickstoffadsorption (BET) sowie weitere physikalische Methoden zum Einsatz. Sole und Suspensionen werden hinsichtlich ihres rheometrischen, Sedimentations-, Abscheide- und Benetzungsverhalten untersucht. Ihre Eigenschaften werden durch geeignete Stabilisatoren, Lösungsmittel oder Zusammensetzungen beeinflusst. Die momentanen Hauptanwendungsgebiete der untersuchten Schichten liegen im Bereich elektronisch steuerbarer Dielektrika für Hochfrequenzanwendungen, wie etwa die mobile Datenkommunikation. Darüber hinaus werden Anwendungen in der solaren Wasserstoffgeneration durch Elektrolyse von Wasser sowie im Energy Harvesting möglich zu sein.

Ansprechpartner: Frey M
Tel: 0761 203-7553
Email: marco.frey(at)imtek.uni-freiburg.de
Projektlaufzeit:
Projektbeginn: 01.10.2012
Projektende: (unbegrenzt)
Projektleitung:
Frey M, Hanemann T
Stellvertretung: Hanemann T
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg

Schlagworte:

    Ferroelektrische Keramiken, Materialentwicklung für integrierte Kondensatoren, Piezokeramik, Materials for embedded capacitors, piezoceramics, Energy Harvesting

Projektbezogene Publikationen:

  • Gleissner U, Megnin C, Benkler M, Hertkorn D, Elsenheimer H, Schumann K, Paul F, Hanemann T: Lowering the sintering temperature of barium strontium titanate bulk ceramics by barium strontium gel an Ba(Cu(B2O5) Ceram-silikaty, 2016; 60 (1) (online): 1---. : http://dx.doi.org/10.13168/cs.2016.0001
  • Hertkorn D, Benkler M, Gleissner U, Büker F, Megnin C, Müller C, Hanemann T, Reinecke H: Morphology and oxygen vacancy investigation of strontiumtitanate-based photo electrochemical cells J Mater Sci, 2015; 50: 40-48. : http://dx.doi.org/10.1007/s10853-014-8563-y
  • Kilibarda G, Schlabach S, Szabó D V, Hanemann T: New TiO2 Double Layer Nano Particulate Photo Anode for Highly Efficient Dye Sensitized Solar Cells (DSSC) Int J Electrochem Sc, 2015; 10 (12): 9988-10002. (download: http://www.electrochemsci.org/papers/vol10/101209988.pdf)
  • Benkler M, Hobmaier J, Gleissner U, Medesi A, Hertkorn D, Hanemann T: Polymer based route to ferroelectric lead strontium titanate thin films J Appl Polym Sci, 2014; 131 (24): 40901. : http://dx.doi.org/10.1002/APP.40901
  • Benkler M, Paul F, Schott J, Hanemann T: Ferroelectric thin film fabrication by direct UV-lithography Microsyst Technol, 2014. : http://dx.doi.org/10.1007/s00542-013-1963-0
  • Büker F, Müller C, Hanemann T, Hertkorn D, Reinecke H: Modeling of the Electrical Properties of Bidirectional Alkaline Air Electrodes J Electrochem Soc, 2014; 161 (6): A1019-A1022. : http://dx.doi.org/10.1149/2.063406jes
  • Benkler M, Hanemann T: Ferroelectric thin film fabrication by direct UV-lithography 2013: 176-177 (Proc. 10th International Workshop on High Aspect Ratio Micro and Nano System Technology (HARMNST)). (download: http://www.harmnst2013.org/cms/media/uploads/Diverses/boa/boa_130423.pdf)
  • Benkler M, Paul F, Schott J, Hanemann T: Ferroelectric thin film fabrication by direct UV‑lithography Microsyst Technol, 2013. : http://dx.doi.org/10.1007/s00542-013-1963-0 (in Druck)
  • Hertkorn D, Elsenheimer H, Bruch R, Paul F, Hanemann T, Reinecke H: Thickness variation of electrophoretically deposited strontium titanate films for photoelectrochemical energy conversion J Appl Phys, 2013; 114: 027020-1-027020-5. : http://dx.doi.org/10.1063/1.4811817 (download: http://jap.aip.org/resource/1/japiau/v114/i2/p027020_s1?ver=pdfcov)
  • Subannajui K, Menzel A, Güder F, Yang Y, Schumann K, Lu X, Zacharias M: Large-scale nano piezo force position arrays as ultrahigh-resolution micro- and nanoparticle tracker Adv Funct Mater, 2013; 23 (2): 191-197. : http://dx.doi.org/10.1002/adfm.201201201 (download: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201201201/abstract)
  • Elsenheimer H., Paul F., Binder J., Hausselt J.: Coating Behaviour of BaTiO3 Suspensions During Electrophoretic Deposition submitted to Journal of the Japanese Ceramic Society, 2012. (in Druck)
  • F. Stemme, Bruns, M., Gesswein, H., Schroeder, M., Sazegar, M., Drahus, M. D., Eichel, R.-A., Paul, F., Acucena, C, Binder, J. R.: Fabrication and characterization of iron and fluoride codoped BST thin films for microwave applications J Mater Sci, 2012. (in Druck)
  • Hanemann T, Schumacher B: Realization of embedded capacitors using polymer matrix composites with barium titanate as high-k-active filler Microsyst Technol, 2012; 18: 745-751. : http://dx.doi.org/10.1007/s00542-012-1458-4 (download: http://www.springerlink.com/content/x414357544483q27/?MUD=MP)
  • Hertkorn D., Elsenheimer H., Bruch R., Paul F., Mueller C., Hanemann T., Reinecke H.: Thickness Variation of electrophoretically deposited SrTiO3 Films for Photoelectrochemical H2 Generation J Appl Phys, 2012. (in Druck)
  • Schumann K, Paul F, Elsenheimer H, Binder J R, Sazegar M, Jakoby R, , Hanemann T: Inkjet-printing of tunable dielectric Barium-Strontium-Titanate thin films 2012 (E-MRS Fall Meeting, Warschau, European Materials Research Society).
  • Stemme F., Bruns M., Gesswein H., Schroeder M., Sazegar M., Drahus M., Eichel R., Paul F., Hausselt J.: Effects of thermal processing and iron doping in co-sputtered barium strontium titanate thin films Journal of Materials Science, 2012; 47: 6929-6938, Springer Netherlands (Hrsg).

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