Details

Autor(en) / Beteiligte

• Rüsing, Michael
• Zrenner, Artur[Akademischer Betreuer]
• Bartley, Tim[Akademischer Betreuer]

Titel

In depth Raman analysis of the ferroelectrics KTiOPO4 and LiNbO3 : role of domain boundaries and defects

Ort / Verlag

Paderborn

Erscheinungsjahr

2018

Verknüpfte Titel

Beschreibungen/Notizen

• Tag der Verteidigung: 21.02.2018
• ger: Die ortsaufgelöste Ramanspektroskopie bietet ein breites Anwendungsspektrum in der Untersuchung von Ferroelektrika, welches von der Analyse der Stöchiometrie oder Defekten bis zur Visualisierung von Domänenstrukturen und Wellenleitern reicht. Vorrausetzung für die Interpretation von gemessenen Spektren ist ein weitreichendes Verständnis der physikalischen Hintergründe und Ursachen. So ist beispielsweise für die weit verbreiteten nichtlinearen Materialien Lithiumniobat und Kaliumtitanylphosphat keine vollständige und eindeutige Zuordnung der Phononenmoden verfügbar, während das Ramanspektrum von Domänenwänden nicht hinreichend verstanden ist. Solche Fragen werden in dieser Arbeit systematisch experimentell in enger Verbindung mit der Dichtefunktionaltheorie untersucht. Hierbei erlaubt die Analyse das Phononenspektrum des Lithiumniobat-Materialsystems in der Gänze zu verstehen. Dies dient als Basis für die Analyse der Spektren der ferroelektrischen Domänenwände. Hier kann das Domänenwandspektrum auf Basis von mikroskopischen Strukturänderungen, wie Verspannung und lokalen elektrischen Feldern, sowie einer makroskopischen Änderung der Ramanauswahlregeln erklärt werden. Diese Effekte zeigen sich zudem auf verschiedenen Längenskalen. Die ersten umfassenden Ramananalysen von Domänenstrukturen und periodische gepolten, Rb-ausgetauschten Wellenleitern zeigen sowohl den Einfluss der Stöchiometrie, aber auch den Einfluss von Verspannungen. Hier erlaubt es die Ramanspektroskopie, den Einfluss dieser Effekten zu analysieren.
• eng: In the context of ferroelectrics spatially resolved Raman spectroscopy is a powerful tool to investigate stoichiometry, defects or the ferroelectric properties, as well as to visualize domain structures or waveguides. Using Raman spectroscopy for investigations requires a throughout understanding of the spectra and underlying mechanisms. For example, in the context of the common nonlinear materials, lithium niobate and potassium titanyl phosphate, no comprehensive understanding of the Raman spectra of the bulk materials is available, while the underlying mechanism of the domain wall contrast in Raman spectroscopy is not well understood. In this work, questions like these have been addressed in terms of systematic experimental investigations in close cooperation with density functional theory. In particular, it was possible to present a complete assignment of all phonons in the lithium niobate system, which serves as the basis for the understanding of the domain wall spectrum. Here, the domain wall spectrum can be explained with regard to microscopic structural effects, such as strains and electric fields, as well as a macroscopic change of selections rules. Both mechanisms are likewise present in the domain wall spectrum, while being present at different length scales. In the context of potassium titanyl phosphate the first throughout Raman investigations of domain structure, waveguides and periodically poled waveguides are presented. In the context of Rb-exchanged waveguides the change in stoichiometry, but also effects of strain are detected. Here, the Raman analysis provides a method to evaluate these effects.