Digitales, höchstauflösendes FEG-Rasterelektronenmikroskop mit Focused Ion Beam Zusatz und Gas Injection System
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Unsere Arbeitsgruppe ist aktuell vor allem durch ihre Forschung auf dem Gebiet der Kristall- und Festkörperphysik sowie der Analyse und Modifizierung von Materialien und deren Eigenschaften, insbesondere von Kopplungsphänomen für die Energiewandlung, Datenspeicherung sowie Energie- und Stoffumwandlung, sichtbar. Unter anderem werden Pyroelektrika charakterisiert sowie modelliert und konventionelle Halbleiter, oxydische Halbleiter, Schichtsysteme sowie kristalline Materialien mit elektrisch polarer Achse synthetisiert. Das Zweistrahlgerät unterstützt maßgeblich die Charakterisierung dieser u. a. im Zentralen Reinraumlabor hergestellten Funktionsmaterialien im Hinblick auf Schichtaufbau, Grenzflächen, Grenzflächenstrukturen, Mikrostruktur, chemische Zusammensetzung, Phasenbildung, Phasenumbildung und elektrische Eigenschaften. Diese Thematiken werden in verschiedensten Projekten, finanziert von DFG, SAB, ESF, ESRF, BMBF oder der Helmholtz-Gemeinschaft, bearbeitet. Sind weiterführende transmissionselektronenmikroskopische Untersuchungen im Hinblick auf Mikrostruktur, Struktur oder Zusammensetzung nötig, so werden dafür in dem Zweistrahlgerät zielgenau TEM-Lamellen präpariert. Sowohl die TEM-Lamellen-Präparation als auch die TEM-Untersuchungen finden in enger Kooperation mit dem Institut für Werkstoffwissenschaften der TU Freiberg statt. Diese TEM-Lamellen-Präparation wird für Mitarbeiter aus allen Bereichen der TU Bergakademie Freiberg durchgeführt. Einige Beispiele für bearbeitete Themengebiete sind: (a) Präparationsarbeiten für die Strukturaufklärung, beispielsweise die Präparation kleiner Proben (z. B. Würfel 50x50x50 µm3) definierter Größe für Einkristall‐Diffraktometrie‐Messungen von elektrochemischen Energiespeichermaterialien, (b) REM‐Bilder hoher Auflösung für die Begleitung der Präparation von Al2(WO4)3‐WO3‐Mischoxidschichten auf Silizium‐Substraten (elektrochemische Energiespeicher), zur Untersuchung der Beeinflussung des Kristallisationsverhaltens von Polyamid‐11, für die Charakterisierung von hydrothermal synthetisiertem β‐Chitin/ZnO auf nanostrukturierten Kompositen für die Entwicklung von Materialien mit neuen einzigartigen elektronischen, photonischen oder katalytischen Eigenschaften, für Aufklärungen im Li7Si3- und LiH/Si- System, welches Anwendung findet in verbesserten Lithium‐Ionen‐Batterien, für die Analyse von durch Sol‐Gel‐Synthese hergestellten keramischen Funktionsmaterialien zur photoelektrochemischen Wasserspaltung bzw. zur Desinfektion und Eisabweisung und schließlich für die Betrachtung von Systemen nichtflüchtiger Speichermaterialien, (c) TEM‐Lamellen‐Präparation für Untersuchungen an Grenzflächen und des Bindungsmechanismus von kaltgasgespritzten (CGS) Al‐Beschichtungen auf keramischen Substraten, für kristallographische Grenzflächenuntersuchungen an TiAlN- und TiAlN/AlTi(Ru)N-Beschichtungen und für die Charakterisierung von TiAlN/AlTiRuN‐Lagenstrukturen, TRIP‐Matrix‐Kompositen, Ti/Al/Ni/Au‐, V/Ni/Au‐ und V/Al/Ni/Au‐ Stapeln, Al/Nb2O5/Al‐Stapeln, (d) Elektrische Messungen im Zweistrahlgerät an porösen metall‐organischen Verbindungen und SiC‐ Nanodrähten sowie (e) 3D‐Rekonstruktionen für die morphologische Rekonstruktion der Bildung von Rissen unter Vickers‐ Eindrücken auf Silizium‐Oberflächen. Bei einem Großteil der Arbeiten am Zweistrahlgerät sind Studenten und Doktoranden involviert, so dass die Lehre und Ausbildung durch das Arbeiten mit dem Gerät bereichert und erweitert wird.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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„An extreme biomimetic approach: hydrothermal synthesis of ß-chitin/ZnO nanostructured composites“. J. Mater. Chem. B 1 (2013) 6469-6476
M. Wysokowski, M. Motylenko, H. Stöcker, V. Bazhenov, E. Langer, A. Dobrowolska, K. Czaczyk, R. Galli, A. Stelling, T. Behm, L. Klapiszewski, D. Ambrozewicz, M. Nowacka, S. L. Molodtsov, B. Abendroth, D. C. Meyer, K.J. Kurzydtowski, T. Jesionowskia, H. Ehrlich
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„Microstructure of TiAlN/AlTiRun multilayer coatings grown by cathodic arc evaporation“. Proceedings 18th Plansee Seminar, Reutte, 2013, HM140
C. Wüstefeld, M. Motylenko, D. Rafaja, D. Heger, C. Michotte, Ch. Czettl, M. Kathrein
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„Analog resistive switching behavior of Al/Nb2O5/Al device“. Semicond. Sci. Technol. 29 (2014) 104002-104007
H. Mähne, H. Wylezich, F. Hanzig, S. Slesazeck, D. Rafaja, T. Mikolajick
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„Crystallography of internal interfaces in TiAlN and TiAlN/AlTi(Ru)N coatings“. Proceedings „Freiberger Forschungsforum“ / BHT 2014, Freiberger Forschungsheft
C. Wüstefeld, M. Motylenko, D. Rafaja
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„Interface Characterization and Bonding Mechanism of Cold Gas-Sprayed Al Coatings on Ceramic Substrates“. Journal of Thermal Spray Technology 2014
R. Drehmann, T. Grund, T. Lampke, B. Wielage, K. Manygoats, T. Schucknecht, D. Rafaja
