Defektchemie und elektromechanische Eigenschaften von stöchiometrischem Lithiumniobat bei Temperaturen bis mindestens 900° C

• Antragsteller: Professor Dr. Klaus Dieter Becker; Professor Dr.-Ing. Günter Borchardt; Professor Dr.-Ing. Holger Fritze
• Fachliche Zuordnung: Thermodynamik und Kinetik sowie Eigenschaften der Phasen und Gefüge von Werkstoffen
• Förderung: Förderung von 2008 bis 2013
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 87139720

Neuste Materialentwicklungen führten kürzlich zur Markteinführung von stöchiometrischem Lithiumniobat (LiNbO3). Damit werden möglicherweise Einschränkungen der Hochtemperaturtauglichkeit, die auf der Nichtstöchiometrie konventioneller Kristalle beruhen, aufgehoben. Vorversuche deuten darauf hin, dass LiNbO3-Volumenschwinger bis zu einer Temperatur von mindestens 900 °C eingesetzt werden können. Damit werden Arbeitstemperaturen erschlossen, die sonst im Bereich piezoelektrischer Materialien nur von Langasit und Galliumphosphat erreicht werden. LiNbO3 weist zudem attraktive optische Eigenschaften auf und ist ein Halbleiter mit relativ großer Bandlücke. Diese Kombination optischer, elektronischer und piezoelektrischer Eigenschaften ermöglicht die Nutzung vielfältiger physikalischer Wirkprinzipien, beispielsweise im Bereich der Sensorik, und motiviert die nähere Untersuchung der Hochtemperatureigenschaften des stöchiometrischen Materials. Ziel des Projektes ist es daher, die Defektchemie und die elektromechanischen Eigenschaften von stöchiometrischem LiNbO3 zu ermitteln. Weiterhin müssen der Transport der konstituierenden Elemente und der mögliche Verlust von Lithium untersucht werden. Es ist insbesondere eine Korrelation von elektromechanischen Eigenschaften und Defektchemie herzustellen, da nur so die Einsatzgrenzen entsprechender piezoelektrischer Bauteile abgeschätzt werden können. Die zu erwartenden Ergebnisse stellen die Voraussetzung zur Integration elektromechanischer, optischer und ggf. elektronischer LiNbO3- Komponenten für den Hochtemperatureinsatz dar.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen