Untersuchungen zum Polarisationsverhalten von Ferroelektrika-Halbleiter-Kompositen unter optischen Anregungsbedingungen

Engel, Sebastian GND

In der vorliegenden Arbeit wurde am Modellsystem P(VDF-TrFE)/(Cd:Zn)S erstmals sowohl das Polarisations- als auch das pyroelektrische Verhalten von 0-3 Kompositen bestehend aus einer ferroelektrischen Polymermatrix und dispergierten Halbleiterpartikeln unter optischen Anregungsbedingungen untersucht. Die zugrundeliegende wissenschaftliche Motivation resultiert aus dem für reines PVDF und P(VDF-TrFE) vorgeschlagenen Modell der kompletten Neutralisation, das einen Erklärungsansatz für deren Polarisationsverhalten bei Feldstärken unter 100 MV/m darstellt. Hierbei spielen vor allem zusätzliche, von außen injizierte Ladungsträger während der Polarisation eine entscheidende Rolle, so dass eine externe Steuerung der Leitfähigkeit ein enormes Potential für Anwendungen auf den Gebieten der Sensorik, Aktuatorik und flexiblen Elektronik bietet. Die Verifizierung und Weiterentwicklung dieses Modells sowie die Verwendung einer optischen Anregung zur externen Triggerung der Leitfähigkeit führen zu dem in dieser Arbeit verfolgten neuartigen Ansatz. Bei diesem sollen die Eigenschaften von Halbleiter-Polymer-Kompositen als Photowiderstand auf Ferroelektrika-Halbleiter-Komposite übertragen werden. Das in dieser Arbeit entwickelte 3-Phasen-Modell bietet einerseits die Grundlage zum besseren Verständnis des Polarisationsmechanismus solcher Ferroelektrika-Halbleiter-Komposite und liefert andererseits innovative Ansätze für neuartige Konzepte hinsichtlich Aktuatotorik und Sensorik. So führen in Folge der optischen Anregung die von außen zusätzlich injizierten Ladungsträger, gesteuert durch die eingestellte Photoleitfähigkeit, im Wesentlichen zu zwei Effekten: Erstens erfolgt ein besserer Oberflächen- bzw. Raumladungsausgleich und somit eine Stabilisierung der lokalen Polarisation. Zweitens findet eine Verstärkung der lokal wirksamen elektrischen Feldstärke an der ferroelektrisch entscheidenden Phase, den einzelnen P(VDF TrFE)-Kristallen (ß-Phase), statt.

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Engel, S., 2020. Untersuchungen zum Polarisationsverhalten von Ferroelektrika-Halbleiter-Kompositen unter optischen Anregungsbedingungen. Jena. https://doi.org/10.22032/dbt.45180
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