= Perovskitne plasti za anti-feroelektrične dielektrike (PFANDL) = [[https://www.ijs.si/ijsw/ARRSProjekti/2025|Nazaj na seznam za leto 2025]] ---- === Oznaka in naziv projekta === N2-0418 Perovskitne plasti za anti-feroelektrične dielektrike (PFANDL)<
>N2-0418 Perovskite-Films for ANti-ferroelectric DieLectrics (PFANDL) === Logotipi ARIS in drugih sofinancerjev === {{https://www.ijs.si/ijsw/ARRSProjekti/SeznamARRSProjekti?action=AttachFile&do=get&target=ARISLogoSlo.jpg|© Javna agencija za raziskovalno dejavnost Republike Slovenije|height="70"}} === Projektna skupina === Vodja projekta: dr. Spreitzer Matjaž '''Sodelujoče raziskovalne organizacije: '''[[https://cris.cobiss.net/ecris/si/sl/project/22774|Povezava na SICRIS]] '''Sestava projektne skupine: '''[[https://cris.cobiss.net/ecris/si/sl/project/22774|Povezava na SICRIS]] Sodelujoči primarni raziskovalci: *Materials Center Leoben (Avstrija): Jürgen Spitaler, Maxim Popov in Daniel Scheiber. *Institute of Physics/Czech Academy of Sciences (Češka republika): Marek Paściak, Pavel Marton, Elena Buixaderas in Jirka Hlinka. *Jožef Stefan Institute (Slovenija): Matjaž Spreitzer in Nina Daneu. *Montanuniversität Leoben (Avstrija): Markus Kratzer in Christian Teichert. === Vsebinski opis projekta === ==== Širši raziskovalni kontekst: ==== Zaradi dvojnih histereznih zank imajo anti-feroelektrični (AFE) perovskiti potencialno veliko količino obnovljive energije zahvaljujoč nizkim izgubam.Za sestave brez vsebnosti svinca je do sedaj znanih le nekaj AFE materialov in le-ti zaenkrat izkazujejo precej majhno obnovljivo energijo zaradizmernih vrednosti maksimalne polarizacije in prebojnega električnega polja. Nadalje, znani materiali brez svinca večinsko izkazujejo AFE obnašanjele v obliki volumenske keramike, medtem ko doseganje AFE obnašanja v tankih plasteh ostaja izziv. Vendar so tanke plasti ključne za razvoj visoko-zmogljivega pristopa za načrtovanje AFE perovskitov z višjo gostoto energije in visoko prilagodljivostjo za miniaturizacijo. ==== Cilji in raziskovalna vprašanja: ==== Glavni cilj je razumeti podrobni vpliv strukturnih lastnosti na električno obnašanje tankih plasti perovskitov na osnovi niobija, brez vsebnosti svinca, znaslavljanjem naslednjih raziskovalnih vprašanj: - Kako v teh sistemih doseči izrazito AFE obnašanje s čim nižjo remanentno polarizacijo? - Kakšni so posamezni vplivi vpetosti, (epitaksialne) napetosti, debeline plasti in pogojev sinteze / mikrostrukture na funkcionalne lastnosti v tem kontekstu? ==== Metode: ==== V okviru projekta PFANDL bomo razvili teoretični komplet orodij in jih uporabili za preiskovanje in napovedovanje odnosov struktura-lastnosti zavolumenske in tankoplastne materiale. Komplet bo vključeval teorijo gostotnih funkcionalov, modeliranje faznega polja in molekularno dinamiko naosnovi efektivnega Hamiltonjana in lupinskega modela. Simulacije bodo tesno usklajene z najsodobnejšo sintezo materialov: z uporabo pulznega-laserskega nanašanja bomo pripravili serijo tankih plasti z različno kemijsko sestavo, debelino, napetostjo in stopnjo vpetosti. Za analizo vzorcev navseh ravneh od atomskega- do makro-nivoja ter za potrditev teoretičnih napovedi bomo uporabili najsodobnejše metode, vključno z mikroskopijo naatomsko silo s piezoelektričnim modulom, visoko-ločljivostno presevno elektronsko mikroskopijo, Ramanovo spektroskopijo in sinhrotronskimi meritvami. ==== Stopnja inovativnosti: ==== V okviru projekta PFANDL bomo dosegli sledeče inovativne rezultate: - Nov teoretični komplet orodij za napovedovanje funkcionalnih lastnosti tankih plasti perovskitnih dielektrikov brez vsebnosti svinca. - Podrobno razumevanje vpliva vpetosti, napetosti, debeline in mikrostrukture na dielektrične lastnosti teh sistemov. - Sintezo in celovito analizo serije novih perovskitnih tankih plasti brez svinca. - Smernice za razvoj antiferoelektričnih perovskitov brez svinca z največjo energijsko gostoto. Osnovni podatki sofinanciranja so dostopni na spletni strani [[https://cris.cobiss.net/ecris/si/sl/project/22774|SICRIS]]. === Faze projekta in opis njihove realizacije === 1. Faza <
>Razvoj teoretičnih metod: <
>Naloga 1: Razvoj efektivnega Hamiltoniana za AFE sisteme <
>Naloga 2: Molekularna dinamika modela lupin <
>Naloga 3: Modeliranje faznega polja - razvoj modela in testiranje v kodi FERODO 2. Faza <
>Uporaba razvitih teoretičnih metod: <
>Naloga 1: Karakterizacija lastnosti materialov - karakterizacija različnih faz NN in ANT z DFT. Analiza rezultatov meritev XRD, Raman in IR. Izbor najprimernejše faze za modeliranje sintetiziranih plasti. Določevanje strukturnih in električnih lastnosti kot funkcije temperature. Določevanje električnih lastnosti preko modeliranja z molekularno dinamiko modela lupin in modeliranjem faznega polja. <
>Naloga 2: Preučevanje vpliva točkovnih napak na strukturne in funkcionalne lastnosti plasti NN in ANT <
>Naloga 3: Preučevanje vpliva debeline, napetosti in vpetosti plasti <
>Naloga 4: Preučevanje vpliva mikrostrukture na funkcionalne lastnosti plasti 3. Faza <
>Naloga 1: Priprava vzorcev <
>* Sinteza v trdnem za pripravo keramičnih referenc in tarč za PLD <
>* Sinteza tankih plasti (vključni s spodnjimi elektrodami) s PLD: <
>a) Vpete epitaksialne plasti z različnimi napetostmi <
>b) Sinteza tankih plasti preko grafena (van der Waals vezi) <
>c) Sinteza referenčnih polikristaliničnih plasti <
>Za vse sisteme bodo sintetizirane tudi dopirane plasti. <
>Naloga 2: Strukturna karakterizacija plasti <
>* Analiza kristalne strukture (prisotnost FE in AFE faz) <
>* Analiza stanja napetosti v plasteh <
>Naloga 3: Mikro- in nanostruktura plasti <
>* Analiza faz, velikosti zrn in teksture plasti. <
>* Preučevanje nanostrukture <
>Naloga 4: Funkcionalna karakterizacija Preučevanje makroskopskih električnih lastnosti plasti. Vpogled v delovanje materiala in v mehanizme od nano- do makroskopskeha nivoja. === Bibliografske reference === * [[http://www.sicris.si/public/jqm/cris.aspx?lang=slv&opdescr=home&opt=1|Reference - SICRIS]] * [[https://www.ijs.si/ijsw/ARRSProjekti/2020/ime%20projekta_123#nowhere|Referenca 1]] * [[https://www.ijs.si/ijsw/ARRSProjekti/2020/ime%20projekta_123#nowhere|Referenca 2]] * [[https://www.ijs.si/ijsw/ARRSProjekti/2020/ime%20projekta_123#nowhere|Referenca - Revija]] ---- [[https://www.ijs.si/ijsw/ARRSProjekti/2025|Nazaj na seznam za leto 2025]]