Lithiumniobat-Nanokristalle: Präparation, Charakterisierung und Einbindung in isotrope Trägermaterialien

Das Kristallwachstum, die nichtlinearen Polarisierbarkeiten und der pyroelektrische Effekt von Lithiumniobat-Volumenkristallen sind schon lange bekannt und sehr genau untersucht, da dieses Material bereits vielfältig als Modulator oder Frequenzkonverter eingesetzt wird. Das Ziel dieser Arbeit war, genau diese Eigenschaften an Lithiumniobat-Nanokristallen zu bestimmen, um damit die Grundlage zu schaffen, nanoskopisches Lithiumniobat in Anwendungen einsetzen zu können.

Um die Nanokristalle in Größenbereichen zwischen 5 und 50 nm herzustellen, wurde eine Sol-Gel-Synthese mit einer nass-chemischen Ätzung der Kristalle verknüpft. Beides sind einfache Methoden, die ausreichen, um makroskopische Mengen an Hybridmaterialien zu erzeugen. Die so erzeugten Kristalle wurden mit Hilfe von Transmissionselektronen-Mikroskopie charakterisiert. Sie kristallisiern zuverlässig nahezu kugelförmig, und die Form der Kristalle bleibt gleich, auch wenn ihre Größe durch das Ätzen reduziert wird. Die Größe der Kristalle zeigt eine lineare Abhängigkeit von der Ätzzeit; die ermittelte, allseitige Ätzrate entspricht dabei der Ätzrate der¿c-Fläche von Volumenkristallen. Dieses recht ungewöhnliche Verhalten ist auf die Minimierung der gesamten Oberflächenenergie der Kristalle zurückzuführen. Des Weiteren zeigt die Analyse der Elektronenbeugung und energiedispersiven Röntgenspektroskopie, dass die Kristalle phasenrein sind und keine elementaren Verunreinigungen enthalten. Sie gehören der Lauegruppe 3m an.