• Springe zu Management
  • Springe zu Hauptmenü
  • Springe zu Seiteninhalt
Adlershof Logo
  • WISTA
  • WISTA.Plan
  • WISTA.Service
WISTA direkt
Suche
  • Adlershof Logo
  • Firmen / Fakten
    • Firmen­suche / Institute
    • Wissen­schafts­stadt in Zahlen
    • Anfahrt / Karten
      • Bus / Bahn
      • Autoanfahrt
      • Fahrrad
      • Orientie­rungs­pläne
      • Virtueller Rundgang Adlershof
  • Aktuelles
    • Übersicht
    • News
      • Social Media Stream
      • Ausgezeichnet
    • Termine / Veranstaltungen
      • Science Slam
      • Dissertationspreis Adlershof
      • Lange Nacht der Wissenschaften
      • Jugend forscht
      • Diversity Conference
    • Adlershof Journal
    • Top-Themen
      • Adlershof Mission "Grand Challenges"
      • Circular Economy
      • Klimaschutz
      • Digitale Infra­struktur / 5G-Campus­netz
      • Innovations­korridor Berlin-Lausitz
      • Ausbildung / Nachwuchsförderung / MINT
      • Frauen und Mädchen in der Wissenschaft
    • Fotos / Flyer / Downloads
      • Zeitschriften­archiv
    • Podcasts
    • WISTA-Redaktion
  • Wirtschaft / Wissenschaft
    • Übersicht
    • Technologie­felder
      • Photonik / Optik
      • Biotech­no­logie / Umwelt
      • Mikro­systeme / Mate­rialien
      • IT / Medien
      • Erneuer­bare Ener­gien / Photo­voltaik
      • Analytic City
    • Außeruni­versitäre Forschung
    • Univer­sitäten / Hochschulen
      • Humboldt-Universität zu Berlin
      • Services für Studierende
    • Ausbildung / Nachwuchsförderung / MINT
      • Jugend forscht
    • Gründen
      • Adlershofer Gründungs­zentrum IGZ
      • Gründungs­werkstatt Adlershof
    • Netzwerke / Management
      • Forum Adlershof e.V.
      • Campus Club Adlershof
      • Fachkräftenetzwerk Adlershof
      • WISTA Academy
      • Gesundheitsnetzwerk Adlershof
  • Film / TV
    • Film und Fernsehen
    • Firmen
    • News / Termine
    • Locations
    • Kostümverleih
    • DDR-Filmarchiv
    • Tickets
  • Immobilien
    • Übersicht
    • Immobilien mieten
      • Büroräume / Labore / Flächen
    • Grundstücke
      • Grundstücke / Gewerbe­immo­bilien
    • ST3AM Arbeitswelten / Coworking
    • Wohnprojekte
    • Bauprojekte
      • Bauvorhaben
      • Architektur
      • Webcam
  • Service
    • Übersicht
    • Gastronomie / Sport / Kultur / Einkaufen
    • Kleinan­zei­gen / Jobs
    • Gesundheit / Soziales
      • Gesundheits­netzwerk Adlershof
    • WISTA-Gründungs- und Business Services
    • Eventservice / Touren / Hotels
    • Facility Management
    • Downloads
    • Online Redaktionssystem WISTA direkt
  • Kiez
    • Übersicht
    • Geschichte
      • Der Technologiepark seit 1991
    • Landschaftspark
    • Kultur
    • Technologiepark
    • Digitale Spaziergänge
  • WISTA
  • WISTA.Plan
  • WISTA.Service
WISTA direkt

Meldungen

  • Übersicht
  • News
  • Termine / Veranstaltungen
  • Adlershof Journal
  • Top-Themen
  • Fotos / Flyer / Downloads
  • Podcasts
  • WISTA-Redaktion
  • Adlershof
  • Aktuelles
  • Meldungen
15. Januar 2013

Bleifrei rechnen dank IKZ?

Neue Materialzüchtung verspricht spannende Anwendungen

Foto: IKZ
Das Natrium-Niobat ist eigentlich farblos. Die Färbung entsteht durch das Substrat – lila: NdGaO3 (Neodym-Gallat), weiß: SrTiO3 (Strontium-Titanat), gelb: DyScO3 (Dysprosium-Scandat) | Foto: IKZ

Eigentlich ist das giftige Blei-Zirkonium-Titanat (PZT) seit 2006 in Europa verboten. Doch weil es bisher keine Alternativen mit vergleichbar guten Eigenschaften gibt, darf das Material noch immer verwendet werden. Es findet sich z.B. als nichtflüchtiges Speichermaterial in Computern und Einspritzsystemen von Autos. Wissenschaftler des IKZ haben nun ferroelektrische Materialien entwickelt, die das PZT in einigen Anwendungsbereichen ersetzen könnten.

„Eigentlich komme ich von den klassischen Halbleitern“, erklärt Dr. Jutta Schwarzkopf vom Leibniz-Institut für Kristallzüchtung (IKZ), „da ist die Welt übersichtlicher“. In ihrer jetzigen Forschung nutze sie ein viel größeres Spektrum des Periodensystems der Elemente, womit sich mehr Möglichkeiten bieten, Materialeigenschaften gezielt zu beeinflussen.

Mit Natrium-Niobat, einem an sich antiferroelektrischem Material, ist es ihrer Gruppe nun gelungen, bleifreie Schichten abzuscheiden, die ferroelektrische Eigenschaften aufweisen und vielleicht einmal in Zukunft das PZT aus Computern und Sensoren ersetzen könnten. Erreicht hat sie dies, indem sie das Material in Schichten gezüchtet hat, in die sie Verspannungen eingebaut hat. Bislang wurden Alkali-Niobate, zu denen das Natrium-Niobat gehört, kaum in Schichten hergestellt, da Alkalimetalle wie Natrium und Kalium sehr flüchtig und somit schwierig zu handhaben sind.

Natrium-Niobat zeigt im unverspannten Zustand keine ferroelektrischen Eigenschaften. Spannend wird das Material aber, wenn das Substrat, auf das die Schichten aufwachsen, eine etwas größere oder kleinere Gitterstruktur als das Natrium-Niobat aufweist. Bei einer kleineren Gitterstruktur des Substrates wird das Natrium-Niobat zusammengepresst, dadurch dehnt sich die Gitterzelle nach oben aus. Es kommt zu einer Verschiebung der positiven und negativen Ladungen und zu einer Polarisierung aus der Ebenen der Schicht hinaus. Man spricht von einer kompressiven Verspannung. Bei der tensilen Verspannung ist die Gitterstruktur des Substrats etwas größer als die des Natrium-Niobats. Das Gitter wird auseinandergezogen, die Polarisation geschieht nun innerhalb der Ebene. Die Richtung der Polarisation entscheidet über die ferroelektrischen Eigenschaften des Materials. „Wir können mit dieser Verspannung spielen und erhalten so genau die Eigenschaften, die das Material haben soll“, erklärt Schwarzkopf. Dieses Arbeitsgebiet wird als „Strain Engineering“ bezeichnet. Die dafür verwendeten Substrate kommen z.T. auch aus dem IKZ, wo sie in der Gruppe von Hr. Uecker gezüchtet werden.

Ferroelektrische Materialien werden für nichtflüchtige Speichermedien eingesetzt – wenn der Stecker gezogen wird, sollen die Informationen schließlich nicht verloren gehen. Auch in Touchscreens, Sensoren und Mobilfunkgeräten kommen sie zum Einsatz.

Mit den Materialien kann man auch ganz neue Anwendungsfelder vorantreiben, etwa das „Energy Harvesting“. Werden nur kleine Energiemengen für mobile Geräte wie Sensoren oder Sender benötigt, kann man diese Energie zum Beispiel durch Schwingungen aus Bewegung gewinnen. Ein kleines Bauteil in der Schuhsohle könnte so eine Batterie ersetzen und kleine Energiemengen könnten völlig autark hergestellt werden. Ein weiteres Anwendungsgebiet sind „Surface Acoustic Waves“ (SAW) für Hochfrequenz-Bauteile. Für diese Bereiche könnte nicht nur das Natrium-Niobat sondern auch andere Alkali-Niobate wie das Kalium-Niobat oder Mischkristalle aus beiden Komponenten eingesetzt werden, was ebenfalls seit kurzem untersucht wird.

Derzeit sucht Jutta Schwarzkopf nach einem Industriepartner, damit wir in Zukunft nicht nur bleifrei fahren, sondern auch bleifrei rechnen können.

Kontakt

Leibniz-Institut für Kristallzüchtung (IKZ)
Dr. Jutta Schwarzkopf
Tel.: (030) 6392-3053
jutta.schwarzkopf(at)ikz-berlin.de

www.ikz-berlin.de

Außeruniversitäre Forschung Mikrosysteme / Materialien

Meldungen dazu

Foto: IKZ; C. Kuhn (TU Berlin)

IKZ aus Adlershof leitet Initiative zur Entwicklung von UV-Leuchtdioden

Themengruppe „Aluminiumnitrid“ wird in den nächsten drei Jahren die kommerzielle Fertigung von UV-Leuchtdioden vorantreiben

Verknüpfte Einrichtungen

  • Leibniz-Institut für Kristallzüchtung im Forschungsverbund Berlin e.V. (IKZ)
  • LinkedInmitteilen0
  • Facebookteilen0
  • WhatsAppteilen0
  • E-Mail

Die Entwicklung des Wissenschafts- und Technologieparks Berlin Adlershof wurde und wird co-finanziert durch die Europäische Union mit EFRE-Mitteln; insbesondere Infrastrukturmaßnahmen wie der Bau von Technologiezentren. EFRE-Mittel werden auch für internationale Projekte verwendet.

  • © WISTA Management GmbH
  • Impressum
  • Datenschutz
  • Social-Media-Übersicht
  • FAQ
  • Kontakt
  • Presse
  • Newsletter
  • RSS
  • Werbung
  • International
Mitglied bei:
Zukunftsort Adlershof Logo