FOROXID

BAYERISCHER FORSCHUNGSVERBUND MULTISKALENDESIGN OXIDISCHER FUNKTIONSMATERIALIEN

Oxidische Funktionsmaterialien sind neben den Metallen, Polymeren und klassischen Halbleitern die wichtigste Stoffklasse, die industriell vielfältige Anwendung findet, z.B. in den Bereichen Elektronik, Optik, Energietechnik, Sensorik, Magnetismus oder Katalyse. Daher sind oxidische Funktionsmaterialien sowohl Gegenstand heutiger Grundlagenforschung als auch der angewandten Forschung. Von besonderer Bedeutung sind dabei die elektronischen Eigenschaften dieser Oxide.


Die Realstruktur - d.h. die durch Defekte modifizierte Idealstruktur - bestimmt die Eigenschaften dieser Materialien. Für ihren praktischen Einsatz als Funktionswerkstoff in Bauelementen ist daher das Verständnis des Wechselspiels von Realstruktur und elektronischen Eigenschaften von entscheidender Bedeutung.


Mögliche Defekte im funktionswerkstofflichen Sinne sind z.B. Fehlstellen, die durch Abweichungen von der idealen Sauerstoffstöchiometrie oder durch Abweichungen vom idealen Kationenverhältnis hervorgerufen werden, oder Linienbaufehler wie Versetzungen oder flächige Strukturen, wie z.B. Oberflächen, Phasen- oder Korngrenzen. Solche Fehlstellenstrukturen entstehen entweder durch gezielte Dotierung, oder bei der Herstellung als Wachstumsdefekte, durch Prozessschritte wie z.B. thermische Behandlung oder auch durch Alterung eines Materials im Einsatz.


Häufig sind bestimmte Defekte erwünscht bzw. notwendig, um spezifische Eigenschaften eines Materials zu erreichen, andererseits kann eine Defektakkumulation während des Betriebs die Degradation dieser Eigenschaften bewirken. Beispiele für erwünschte Defekte sind synthetische Nanostrukturen, deren Eigenschaften durch das extreme Verhältnis von Oberfläche zu Volumen und durch die reduzierte Dimension bestimmt werden. Ein weiteres Beispiel sind durch Einbau von Fremdatomen induzierte aktive Fehlstellen in Ionenleitern oder Sensormaterialien.


Das Verständnis des Wechselspiels von elektronischen Eigenschaften und Realstruktur der Oxide ist für eine Verbesserung der funktionellen Eigenschaften dieser Materialien bzw. für die Entwicklung neuer Einsatzmöglichkeiten entscheidend. Dies gilt nicht nur für grenzflächendominierte Materialien, wie dünne oxidische Schichten oder nanokristalline Oxide. Auch erlaubt die Kenntnis des Entstehungsprozesses, des Aufbaus und der Dynamik von solchen Defekten, Einfluss auf die elektronischen Eigenschaften der Funktionsmaterialien bei Herstellung und Bearbeitung zu nehmen, bzw. die Degradation der gewünschten Eigenschaften aufgrund von Alterungsprozessen zu reduzieren und im Idealfall zu verhindern.


Trotz ihrer sehr unterschiedlichen Einsatzgebiete sind die bei der industriellen Anwendung vieler oxidischer Materialien auftretenden Anforderungen und Probleme ähnlich. Bei vielen Industriefirmen unterschiedlichster Branchen besteht F&E-Bedarf im Bereich oxidischer Funktionsmaterialien. Es ist zu erwarten, dass die aus der Synthese von universitärer Grundlagenforschung und angewandter Industrieforschung gewonnenen grundlegenden Erkenntnisse über Aufbau und Eigenschaften dieser Materialklasse für verschiedenartigste Anwendungen zu umsetzbaren Verbesserungen führen werden.


Durch den hier beantragten übergreifenden, Bayernweiten Forschungsverbund FOROXID soll eine gemeinsame Plattform aus Anwendern und Materialforschern geschaffen werden, um durch den Einsatz modernster Analyse- und Synthesemethoden eine verbesserte Beherrschung der Klasse der oxidischen Funktionsmaterialien zu erreichen und damit die Grundlage zu ihrer erfolgreichen Vermarktung zu erlangen.

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Gefördert durch:

Gründungsdatum:
01.2006

Ende:
01.2010