Hochdurchsatzverfahren zur Entdeckung neuer piezoelektrischer Materialien mittels der Ultraschall-Kraftmikroskopie

Abstract

Im Rahmen dieser Arbeit wurde zur Entdeckung neuer piezoelektrischer Materialien ein Hochdurchsatzverfahren eingesetzt. Dieses Verfahren schließt die automatisierte Sol-Gel-Herstellung von Dünnschichtbibliotheken und deren Untersuchung auf piezoelektrische Eigenschaften mittels der Ultraschall-Piezomode-Technik eines Kraftmikroskops ein. Es wurde eine Routine zur Auswertung der aufgenommen Piezomode-Bilder entwickelt, um aus den Messungen die aktivsten Materialien zu ermitteln. Mit Hilfe dieser Methode wurden 437 Mischoxidschichten auf ihre Piezoaktivität getestet, und es wurden neue, bisher unbekannte, piezoelektrische Dünnschichten gefunden. Die piezoelektrischen Eigenschaften dieser Materialien konnten anschließend durch konventionelle Kraftmikroskop-Piezomode-Messungen bestätigt werden.

A combinatorial workflow to produce mixed oxide thin-film libraries and to determine their piezoelectric properties by AFM ultrasonic piezo-mode was used to search for new piezoelectric materials. An application software was developed to identify the most active materials. 437 mixed oxide thin-films were tested and new piezoelectric thin-films were found. The ultrasonic piezo-mode measurements were also confirmed by conventional piezoresponse force microscopy measurements.