Bestimmung der lagespezifischen und räumlich aufgelösten elektronischen Struktur um Punktdefekte in Kristallen aus dem Streufaktortensor für Röntgenstrahlung unter resonanter Anregung
Final Report Abstract
Die im Projekt ausgearbeitete Nutzung der Anisotropen Anomalen Streuung (AAS) bedeutet eine enorme Erweiterung der Röntgenmethodik, die über die bisher mögliche Bestimmung der strukturellen Nahordnung hinaus einen experimentellen Zugang zur lokalen elektronischen Struktur am Punktdefekt eröffnet. Damit sind die Voraussetzungen geschaffen, auch Feinheiten der elektronischen Struktur zu bestimmen. Erstmals kann ein direkter Zusammenhang zwischen der strukturellen und elektronischen Nahordnung beobachtet werden, mit dessen Hilfe sich materialphysikalische Konzepte wie das der Partialladungen evaluieren lassen. Im Bereich des Materialdesigns durch Defektengineering liefert die Methode einen Zugang zum Verständnis der Modifikation von elektronischen Eigenschaften lokal durch den Defekt. Gegenüber einschlägigen elektronenmikroskopischen Verfahren bietet das AAS-Verfahren mehrere Vorteile: So sind linear und zirkular dichroitische Effekte durch Experimente mit entsprechend polarisierter Strahlung einfacher einzubeziehen. Ferner erlaubt die Probengeometrie lateral wie vertikal ein größeres untersuchtes Volumen, sodass Dünnschichteffekte vermieden, eine bessere Tiefenauflösung erzielt und eine größere Anzahl von Punktdefekten gleichzeitig untersucht werden kann. Inhomogenitäten der räumlichen Verteilung der Punktdefekte beeinflussen die Messung damit nicht, solange nicht viele strukturell verschiedene Defektcluster entstehen und solange dadurch nicht eine gewisse Grenzkonzentration in signifikant großen Bereichen unterschritten wird. Durch das Projekt konnten mehrere Folgeprojekte initiiert werden, die eine direkte Weiterführungen der Untersuchungen gewährleisten, insbesondere auch die Teilnahme am BMBF-Verbundvorhaben „Innovatives Diffraktometer für Forschungsvorhaben im Rahmen einer Chemical Crystallography Beamline an der geplanten PETRA III Extension“ im Förderschwerpunkt „Erforschung kondensierter Materie an Großgeräten“ mit dem Teilprojekt „Diffraction Anomalous Fine Structure und Anomalous Anisotropic X-ray Scattering zur Untersuchung der Realstruktur und der Dynamik kristalliner Materialien unter Feldeinwirkung“ - DAFS/AAS. In diesem Folgeprojekt wird die Methode neben der erforderlichen Erweiterung von Messeinrichtung und Software über die dedizierte Messzeit auch methodisch weiterentwickelt.
Publications
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T. Riedl, T. Gemming, T. Weißbach, G. Seifert, E. Gutmann, M. Zschornak, D.C. Meyer, S. Gemming
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M. Zschornak, C. Richter, D. Novikov, H. Stöcker, T. Leisegang, S. Gemming, D. C. Meyer
- „Voltage induced Ti valence switching in SrTiO3“, DESY Highlights in Photon Science (2009)
T. Leisegang, H. Stöcker, A. A. Levin, T. Weißbach, M. Zschornak, E. Gutmann, K. Rickers, S. Gemming, D. C. Meyer
- „Change of SrTiO3 Pre-Edge Features due to Nitrogen Implantation investigated by Grazing Incidence XANES“, DESY Photon Science, HASYLAB Annual Reports 2010
H. Stöcker, F. Hanzig, J. Seibt, C. Richter, M. Zschornak, E. Welter, D. C. Meyer
- „EXAFS, XANES and DFT study of the mixed-valence compound YMn2O5: site-selective substitution of Fe for Mn”, Physical Review B 82 (2010) 014409
F. Wunderlich, T. Leisegang, T. Weißbach, M. Zschornak, H. Stöcker, J. Dshemuchadse, A. Lubk, T. Führlich, E. Welter, D. Souptel, S. Gemming, G. Seifert, D. C. Meyer
- „Surface modeling and chemical solution deposition of SrO(SrTiO3)n Ruddlesden-Popper phases“, Acta Materialia 58 (2010) 4650-4659
M. Zschornak, S. Gemming E. Gutmann, T. Weißbach, H. Stöcker, T. Leisegang, T. Riedl, M. Tränkner, T. Gemming, D. C. Meyer
- „Crystallographic superstructure in R2PdSi3 compounds (R = heavy rare earth)“, Physical Review B 84 (2011) 104105
F. Tang, M. Frontzek, J. Dshemuchadse, T. Leisegang, M. Zschornak, R. Mietrach, J.-U. Hoffmann, W. Löser, S. Gemming, D. C. Meyer, M. Löwenhaupt
- „Structural determination of holmium-palladium-silicide using DAFS method“, DESY Photon Science, HASYLAB Annual Reports 2011
M. Nentwich, M. Zschornak, C. Richter, D. V. Novikov, D. C. Meyer
- „Local electronic structure studies of YMn2-xFexO5“, DESY Photon Science, HASYLAB Annual Reports 2012
M. Nentwich, M. Zschornak, C. Richter, D. C. Meyer
