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Projektbeschreibung

Untersuchung von Größeneffekten in ferroelektrischen Materialien mittels Phasenfeldsimulationen

Das Projekt untersucht Größeneffekte in ferroischen Materialen mittels Phasenfeldsimulationen. In der ersten Förderperiode lag der Schwerpunkt auf ferroelektrischen Materialien. Es wurden Größeneffekte in dünnen Schichten und an Rissspitzen numerisch untersucht. Bei dünnen Schichten konnte neben dem Einfluss der Schichtdicke auf das Polungsverhalten gezeigt werden. BeiDünnschichtsystemen kommt es aufgrund der Fehlpassung des Elektrodenmaterials zu einer mechanischen Belastung desAktivmaterials. Dieser Einfluss des Elektrodenmaterials auf das Polungsverhalten konnte gezeigt werden. Weiterhin wurde eindreidimensionales Modell, welche auf einer Invariantenformulierung beruht, entwickelt und im Rahmen der Finiten Elemente Methodeimplementiert. Die Simulationen an den dünnen Schichten aus ferroelektrischem Material sollen fortgesetzt werden und insbesondere der Einfluss von Versetzungen zwischen Elektroden und Aktivmaterial betrachtet werden. Weiterhin sollen in der nächsten Förderperiode die Methoden auf ferromagnetische Materialien erweitert werden. Im Fokus der Untersuchungen liegt die Kopplungder ferroelektrischen und der ferromagnetische Phase über die mechanische Deformation an der Materialgrenze. Hierfür ist einegeeignete Finite Elemente Formulierung zu entwickeln, die beide ferroischen Phasen in einer gemeinsamen Simulation berücksichtigt. Es wird erwartet, dass sich sowohl in der ferroelektrischen als auch in der ferromagnetischen Phase komplexe Domänenstrukturen ergeben, welche miteinander wechselwirken. Die Wechselwirkung ist ebenfalls in Hinblick auf Größeneffekte numerisch zu untersuchen.

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