Untersuchungen zu photostrukturierbaren piezo- und ferroelektrischen Dünnschichten:
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| Format: | Abschlussarbeit Buch |
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| Veröffentlicht: |
2014
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PIEZO- UND FERROELEKTRISCHEN
DUENNSCHICHTEN
DISSERTATION ZUR ERLANGUNG DES
NATURWISSENSCHAFTLICHEN DOKTORGRADES
DER JULIUS-MAXIMILIANS-UNIVERSITAET WUERZBURG
VORGELEGT VON
DANIELA COLLIN
GEB. TROETSCHEL
AUS JENA
WURZBURG, MAI 2014
HTTP://D-NB.INFO/1068607815
INHALTSVERZEICHNIS I
INHALTSVERZEICHNIS
1. EINLEITUNG 1
2. GRUNDLAGEN 5
2.1 PIEZO- UND FERROELEKTRISCHE MATERIALIEN 5
2.1.1 PIEZOELEKTRISCHER EFFEKT 5
2.1.2 PIEZO- UND FERROELEKTRISCHE MATERIALIEN 6
2.1.3 ANWENDUNGEN FERROELEKTRISCHER MATERIALIEN 8
2.2 BLEIZIRKONATTITANAT-SCHICHTEN 9
2.2.1 SOL-GEL-BASIERTE SYNTHESE VON BLEIZIRKONATTITANAT 9
2.2.2 PYROLYSE VON SOL-GEL-BASIERTEN BLEIZIRKONATTITANAT-SOLSCHICHTEN 11
2.2.3 EINFLUSS VON SOLSYNTHESE UND PYROLYSE AUF MIKROSTRUKTUR UND
PHASEN-ZUSAMMENSETZUNG 13
2.2.4 EINFLUSS DES BLEIGEHALTS AUF DIE BLEIZIRKONATTITANAT-DUENNSCHICHT
14
2.3 TITAN(IV)- UND ZIRKONIUM(IV)BASIERTE EDUKTE 15
2.3.1 TITAN(IV)- UND ZIRKONIUM(LV)ALKOXIDE 15
2.3.2 CARBONSAEUREN ALS STABILISIERENDE LIGANDEN IM PZT-SOL 16
2.3.3 LIGANDENAUSTAUSCH UND NEBENREAKTIONEN 18
2.3.5 STABILITAET UND PARTIKELGROESSE 20
2.4 RADIKALISCHE PHOTOPOLYMERISATION 22
2.4.1 INITIATION 22
2.4.2 KETTENPOLYMERISATION 23
2.4.3 SAUERSTOFFINHIBIERUNG 25
2.4.4 EINFLUSS DER TEMPERATUR 26
2.4.5 POLYMERISATION VON METHACRYLATFUNKTIONALISIERTEN METALLALKOXIDEN
IN HYBRIDMATERIALIEN 27
2.5 UV-LITHOGRAPHISCHE STRUKTURIERUNGSPROZESSE UND
ZWEIPHOTONENABSORPTION 29
2.5.1 LITHOGRAPHISCHE STRUKTURIERUNGSPROZESSE 29
2.5.2 ZWEIPHOTONENPOLYMERISATION 32
3. EXPERIMENTELLES 35
3.1 VERWENDETE CHEMIKALIEN 35
3.2 SYNTHESEN 35
3.2.1 SYNTHESE DER METHACRYLATFUNKTIONALISIERTEN
BLEIZIRKONATTITANAT-SOLE 35
3.2.2 BESTIMMUNG DES FESTSTOFFGEHALTS DER SOLE 37
3.2.4 UV-LITHOGRAPHISCHE HERSTELLUNG STRUKTURIERTER
BLEIZIRKONATTITANAT-SOLSCHICHTEN 38
3.2.4 PYROLYSE DER STRUKTURIERTEN SCHICHTEN 40
3.3 METHODEN 41
3.3.1 FT-IR-SPEKTROSKOPIE 41
3.3.2 KERNRESONANZSSPEKTROSKOPIE 41
3.3.3 PHOTO-DIFFERENTIALKALORIMETRIE 41
II
INHALTSVERZEICHNIS
3.3.4 PHOTONENKORRELATIONSSPEKTROSKOPIE 42
3.3.5 ^-RAMANSPEKTROSKOPIE 42
3.3.6 RASTERELEKTRONENMIKROSKOPIE UND ENERGIEDISPERSIVE
ROENTGENSPEKTROSKOPIE 43
3.3.7 IN-SITU-ROENTGENDIFFRAKTOMETRIE MIT SYNCHROTRONSTRAHLUNG 43
3.3.8 ROENTGENBEUGUNG UNTER STREIFENDEM EINFALL 45
3.3.9 SCHICHTDICKENBESTIMMUNG 45
3.3.10 THERMOGRAVIMETRISCH-DIFFERENTIALKALORIMETRISCHE UNTERSUCHUNGEN 45
3.3.11 UV-VIS-SPEKTROSKOPIE 45
3.3.12 CHARAKTERISIERUNG DER FERROELEKTRISCHEN EIGENSCHAFTEN 46
3.3.13 LICHTMIKROSKOPIE 46
4. ERGEBNISSE UND DISKUSSION 47
4.1 HERSTELLUNG PHOTOSTRUKTURIERTER, ANORGANISCHER DUENNSCHICHTEN 47
4.1.1 BLEIZIRKONATTITANAT-SOLSYNTHESE 47
4.1.1.1 METHACRYLATFUNKTIONALISIERTE TITAN(IV)- BZW.
ZIRKONIUM(IV)ALKOXIDE 49
4.1.1.2 NEBENPRODUKTBILDUNGEN WAEHREND DER SOLSYNTHESE 52
4.1.1.3 PARTIKELGROESSEN IM METHACRYLATFUNKTIONALISIERTEN SOL 62
4.1.2 UV-LITHOGRAPHISCHE STRUKTURIERUNG 70
4.1.2.1 EINFLUSS DES PREBAKE-SCHRITTES AUF DIE SOLSCHICHT 73
4.1.2.2 EINFLUSS EINER N
2
-ATMOSPHAERE WAEHREND DER BELICHTUNG AUF DIE SOLSCHICHT 81
4.1.3 PYROLYSE DER PHOTOSTRUKTURIERTEN BLEIZIRKONATTITANAT-SOLSCHICHTEN
87
4.1.3.1 EINFLUSS DES SUBSTRATS AUF DIE PHASENENTWICKLUNG 87
4.1.3.2 EINFLUSS DER PYROLYSEBEDINGUNGEN AUF DIE ANORGANISCHEN,
PHOTOSTRUKTURIERTEN SCHICHTEN 96
4.1.3.3 FERROELEKTRISCHE EIGENSCHAFTEN 109
4.2 PHOTOCHEMISCHE REAKTION DER METHACRYLATFUNKTIONALISIERTEN SOLE 118
4.2.1 ZEITABHAENGIGE UNTERSUCHUNG DER LICHTINDUZIERTEN
POLYMERISATIONSREAKTION 118
4.2.3 EINFLUESSE AUF DIE POLYMERISATIONSREAKTION DER
METHACRYLATFUNKTIONALISIERTEN SOLE 129
4.2.3.1 EINFLUSS DES PHOTOINITIATORGEHALTS 130
4.2.3.2 EINFLUSS DER REAKTIONSTEMPERATUR 138
4.2.3.3 EINFLUSS REAKTIVER MONOMERE 147
4.2.3.4 DUNKELREAKTION 154
4.2.3.5 AUTOKATALYSE 161
4.3 IN-SITU-ROENTGENBEUGUNG BEI THERMISCHER BEHANDLUNG 173
5. ZUSAMMENFASSUNG 191
6. SUMMARYIN ENGLISH 195
7. LITERATUR 199
8. PUBLIKATIONEN 209
DANKSAGUNG 210
ERKLAERUNG 212
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