Techniklexikon

Anisotropie

Bedeutet, daß die physik. oder ehem. Eigenschaften eines Körpers richtungsabhängig sind. Dafür kann die räumliche Anordnung der Atome, Moleküle oder die Struktur des Materials verantwortlich sein. In der Elektronik: Richtungsabhängigkeit der Eigenschaften von Festkörpern (Gegensatz Isotropie). Die A. von Festkörpereigenschaften ist eine direkte Folge ihres kristallinen Aufbaus (Kristallstruktur) in Form eines Gitters und dadurch bedingt, daß bei einem Kristall die Anordnung der Kristallbausteine entlang den drei Gitterhauptachsen (x-, y- und z-Richtung) unterschiedlich ist. Sie ist bei den einzelnen Gittertypen verschieden stark ausgeprägt. Bei Halbleitern und Isolatoren sind hauptsächlich die mechanischen und thermodynamischen Eigenschaften anisotrop (z. B. der thermische Ausdehnungskoeffizient, der Elastizitätsmodul usw.). Die A. wird bei bestimmten Fertigungsschritten im Zyklus I bewußt ausgenutzt, so z. B. beim richtungsabhängigen, d. h. von der Kristallorientierung abhängigen Ätzen (V-ATE-Verfahren). Die optische A. führt zur Aufspaltung des Lichts in zwei Teilstrahlen (Doppelbrechung) und wird bei der Erzeugung von polarisiertem Licht angewendet (Optik, integrierte). allgemein die Richtungsabhängigkeit der physikalischen Eigenschaften eines Stoffes, insbesondere in kristallinen Festkörpern (Kristallen), das Gegenteil hiervon ist Isotropie. Dies gilt z.B. für die Wechselwirkung mit elektromagnetischen Feldern, bei der es zu anisotropen elektrischen Leitfähigkeiten s, Dielektrizitätskonstanten e, Permeabilitäten m (magnetische Anisotropie) und Brechzahlen n kommen kann, für die elastischen (elastische Konstanten, Elastizitätstheorie) oder die thermischen Eigenschaften (Wärmeleitfähigkeit), allgemein für alle Transportprozesse im Festkörper (Transporttheorie). Die Anisotropie führt dazu, dass die entsprechende physikalische Grösse nicht mehr als Skalar, sondern als Tensor beschrieben werden muss (z.B. dielektrischer Tensor). Die Anisotropie ist in Kristallen i.a. nicht total, sondern das physikalische Verhalten ist in gleichwertigen Richtungen bezüglich der Kristallachsen gleich. Weiterhin müssen nicht alle Eigenschaften einer Substanz gleichzeitig richtungsabhängig sein. Anisotropie kann auch in polykristallinen Festkörpern mit Texturen auftreten, dagegen nicht in amorphen Festkörpern, diese sind statistisch isotrop. Isotrope Stoffe wie Glas können durch äussere Einwirkungen (Druck, elektrische Felder o.ä.) künstlich anisotrop gemacht werden, flüssige Medien können im fliessenden Zustand anisotrop werden. Die optische Anisotropie führt zum Phänomen der Doppelbrechung des Lichts. Beispielsweise besitzt ein Kalkspat-Kristall (Calcit) in Richtung seiner Kristallachsen unterschiedliche Brechungsindizes und Lichtgeschwindigkeiten, die z.T. auch noch vom Einfallswinkel des Lichts abhängen.