Domänenabstände

Domänenabstände bezeichnen den charakteristischen Abstand zwischen benachbarten Domänen in Materialien, die Domänenstrukturen ausbilden, wie ferroelectric- oder magnetische Materialien. Bei periodischen Domänenmustern entspricht der Domänenabstand D dem Abstand zwischen zwei angrenzenden Domänenwänden in einer definierten Richtung.

Der Begriff wird häufig verwendet, um die Domänenmikroskopie zu beschreiben und die Auswirkungen der Domainstruktur auf makroskopische Eigenschaften abzuschätzen. Domänenabstände lassen sich aus Bildern oder Streulichtmustern ableiten, in denen die Abfolge von Domänen und Wänden sichtbar ist. Typische Messmethoden umfassen optische Mikroskopie unter Polarisationslicht, Kerr- oder Farbstoffmikroskopie für magnetische bzw. ferroelectric Domänen, piezoresistive oder piezoresponse force microscopy (PFM), magnetische Force Mikroskopie (MFM) sowie Transmissionselektronenmikroskopie (TEM). Ergänzend liefern Röntgenkleinwinkelstreuung (SAXS) oder räumlich aufgelöste Diffraction eine Bestimmung von periodischen Domänenstrukturen.

Domänenabstände sind entscheidend für die Materialeigenschaften. In Ferroelektiken beeinflussen sie die Dielektrizität, Piezoelektrizität und Umkehrfelder; in Magnetwerkstoffen wirken sie sich auf Magneteigenschaften, Verlustleistung und Switching-Verhalten aus. Abstände können durch Temperatur, äußere Felder, mechanische Randbedingungen (z. B. Substratspannungen) und Defekte beeinflusst werden. In dünnen Filmen treten Domänenabstände oft im Bereich von einigen zehn Nanometern bis zu mehreren hundert Nanometern auf; in Bulk-Materialien können sie von Nanometern bis Mikrometern reichen, je nach Materialsystem und Anordnung der Domänenwände.

Modelle zur Abschätzung von Domänenabständen beruhen auf dem Gleichgewicht zwischen Domänenwandenergie und Volumenenergie sowie äußeren Einflüssen. In vereinfachten Fällen folgt die Größe einer Skalierung, die von Materialparametern wie Wandenergie, anisotropie und Spontanpolarisation bzw. Saturationsmagnetisierung abhängt.

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