Oberflächenstrukturen modulierter Systeme - Darstellung von regelmäßig angeordneten, polaren Nanodomänen mittels Piezoresponse Force Microscopy

Oberflächenstrukturen modulierter Systeme - Darstellung von regelmäßig angeordneten, polaren Nanodomänen mittels Piezoresponse Force Microscopy

Surface structures in modulated systems - Visualization of regularly arranged, polar nanodomains using piezoresponse force microscopy

Claudia Kofahl

Doctoral thesis

Date of Examination: 2020-07-15

Date of issue: 2020-07-23

Advisor: Eckold, Götz Prof. Dr.

Referee: Klein, Helmut PD Dr.

Referee: Sowa, Heidrun Dr.

Referee: Geil, Burkhard Prof. Dr.

Referee: Wodtke, Alec Prof. Dr.

Referee: Kunkel, Nathalie Jun.-Prof. Dr.

Persistent Address: http://hdl.handle.net/21.11130/00-1735-0000-0005-1430-E

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Abstract

English

Piezo force microscopy has been used to visualize nanoscaled surface charge density waves in a modulated ferroelectric system for the first time. Those self-organized structures are found in incommensurate systems close to lock-in transition consisting of an ordered sequence of commensurate nanodomains separated by discommensurations. In ferroelectrics, these domains are antiparallel polarized. As a model system, K2ZnCl4 crystals doped with Rb2ZnCl4 is used where the nanodomain structure can be stabilized at room temperature. The surface kinetics was examined with this surface visualization system. The formation of so-called anti-stripples and the subsequent coarsening were observed.

Keywords: Surface structures; self-organized nanodomain; modulated systems; incommensurable phases; Piezoresponse Force Microscopy

German

Die Piezokraftmikroskopie wurde erstmals zur Visualisierung nanoskaliger Oberflächenladungsdichtewellen in einem modulierten ferroelektrischen System eingesetzt. Diese selbstorganisierten Strukturen befinden sich in inkommensuraten Systemen in der Nähe des Lock-In-Übergangs, die aus einer geordneten Folge von entsprechenden Nanodomänen bestehen, die durch Diskommensurationen getrennt sind. In Ferroelektrika sind diese Domänen antiparallel polarisiert. Als Modellsystem werden mit Rb2ZnCl4 dotierte , K2ZnCl4 -Kristalle verwendet, bei denen die Nanodomänenstruktur bei Raumtemperatur stabilisiert werden kann. Die Oberflächenkinetik wurde mit diesem Oberflächenvisualisierungssystem untersucht. Die Bildung von sogenannten Anti-Stripples und die anschließende Vergröberung wurden beobachtet.