Search

Magnetoelektrische (ME) Sensoren sind aufgrund ihrer Eigenschaften und hohen Empfindlichkeiten prädestiniert für den Einsatz in der medizinischen Diagnostik zur Messung sowohl natürlicher als auch künstlicher biomagnetischer Felder bei Raumtemperatur. Diese Arbeit behandelt die systematische Analyse und Optimierung von Dünnschicht-ME-Sensoren. Zur Modellierung wird die Finite-Elemente-Methode (FEM) verwendet und das ME-Sensorverhalten bzgl. ihrer Geometrieparameter, Anordnung der einzelnen Schichten sowie für unterschiedliche Materialkombinationen untersucht. Außerdem wird die Verwendung unterschiedlicher Elektrodenkonzepte sowie der Einsatz mechanischer und magnetischer Konzentratoren analysiert. Magnetoelectric (ME) sensors are predestined for use in medical diagnostics for the measurement of both natural and artificial biomagnetic fields at room temperature due to their properties and high sensitivities. The scope of this work deals with the systematic analysis and optimization of thin-film ME sensors. The finite element method (FEM) is used for modeling and the ME sensor behavior is investigated with regard to its geometry parameters, the arrangement of the individual layersequences and for different material combinations. In addition, the use of different electrode concepts as well as the use of mechanical and magnetic concentrators is analyzed.

Crystal structure and morphology of mechanically activated nanocrystalline Fe/BaTiO 3 was investigated using a combination of spectroscopic and microscopic methods. These show that mechanical activation led to the creation of new surfaces and the comminution of the initial powder particles. Prolonged milling resulted in formation of larger agglomerates of BaTiO 3 and bimodal particle size distribution, where BaTiO 3 particles were significantly larger than those of iron-containing phases. Milling times of 210 min and above lead to a significant decrease in temperature of the oxidation of iron in the sample, indicating abrupt change in reactivity. Raman spectroscopy analysis has revealed that activation had a pronounced influence on Fe/BaTiO 3 lattice, thereby affecting both the stability of the crystal structure and the phase transition phenomena.

Als Multiferroika bezeichnet man Materialien, die gleichzeitig zwei oder drei primäre ferroische Eigenschaften zeigen, d.h. Ferroelektrizität, Ferromagnetismus oder Ferroelastizität. Von Interesse sind Multiferroika sowohl aus rein wissenschaftlicher als auch aus technologischer Sicht, denn die Koexistenz verschiedener langreichweitiger Ordnungen kann durch Wechselwirkung zwischen diesen zu neuen physikalischen Effekten und in der Folge zu neuen technischen Anwendungen führen. Multiferroika lassen sich in zwei Gruppen unterteilen: Zum einen gibt es einphasige Stoffe, zum anderen mehrphasige Composite, die z.B. als Verbundwerkstoff oder Laminat aus zwei Stoffen mit unterschiedlichen Eigenschaften zusammengesetzt sind. Eine weitere Perspektive eröffnet die Erkenntnis, dass viele anorganische Werkstoffe in nanopartikulärer Form bei Raumtemperatur Ferromagnetismus zeigen, auch wenn sie intrinsisch nicht-magnetisch sind. Dieser Beitrag führt kurz in das emergente Technologiefeld und einige Entwicklungsmöglichkeiten ein.

Domain boundaries in ferroic materials deviate from the bulk in both the structural and electronic properties. Their presence in the material influences the total energy of the system, the band structure and the magnetic and electric polarization. We report on a Density Functional Theory (DFT) approach within the Local Density Approximation on domain boundaries in multiferroic BiFeO3 (space group: R3c). Our model systems consist of the experimentally observed 71deg, 109deg and 180deg domain walls. The calculations were performed within the DFT software VASP, incorporating standard pseudopotentials and a plane wave basis set. A complete electronic and ionic relaxation of the model structures has been performed to yield details of the charge and structure modulation at the boundary including the deformation of the Fe-centered oxygen octahedron, the formation of electric dipole layers leading to a jump in the electrostatic potential, band gap narrowing and a domain wall dependent modification of the small ferromagnetic effect present in BiFeO3.