Untersuchung tetraedrisch koordinierter Festkörper mit ultrahochauflösender Transmissionselektronenmikroskopie am Ernst Ruska-Centrum Jülich

• Antragsteller: Professor Dr. Werner Mader
• Fachliche Zuordnung: Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung von 2006 bis 2007
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 35859099

Mit den ultrahochauflösenden Transmissionselektronenmikroskopen neuester Generation, wie sie am Ernst Ruska-Centrum des FZ Jülich nun zur Verfügung stehen, sollte es möglich sein, die technologisch eminent wichtige Klasse von Verbindungen mit tetraederisch koordinierten Baueinheiten wie z.B. Zinkoxid, Galliumnitrid und Siliciumnitrid atomar aufgelöst abzubilden. Damit können beispielsweise die absolute Orientierung von Kristallen oder Domänen bestimmt oder alle Atomsäulen, auch die von leichten Elementen, an Grenzflächen und Kristalldefekten wie Versetzungen hoch genau lokalisiert werden. (i) Als Machbarkeitsstudie soll ß-Si3N4 in Richtung der c-Achse atomar aufgelöst abgebildet werden, in der, in Projektion, Si und N einen Abstand von 0.945 Ä haben. In einer Diplomarbeit haben wir diese Fragestellung mit unserem Elektronenmikroskop der Vorgänger-Generation mit einer Auflösung von 1.2 A untersucht, und es ist nicht möglich, wie in einer vergleichbaren Untersuchung am National Center for Electron Microscopy in Berkeley ausgesagt wird, die Si-N-Atomabstände aufzulösen. Das Thema ist bestens als deutlicher Hinweis geeignet, Vorsicht im Umgang mit allzu „optimistischen Aussagen über Auflösungsgrenzen walten zu lassen. (ii) In Zinkoxid mit Zusätzen von höherwertigen Metallionen bilden sich Inversionsdomänen, deren Entstehung noch nicht aufgeklärt ist. Das Ziel dieses Themas ist die Bestimmung aller Atompositionen, auch die der Sauerstoffatome, an den Grenzflächen zwischen zwei Inversionsdomänen, um die Relaxationen und Atomabstände im Gitter möglichst genau auszumessen. In den Ergebnissen einer Voruntersuchung mit dem ersten öffhungsfehlerkorrigierten Elektronenmikroskop in Jülich zeichnet sich die Machbarkeit dieses Themas ab. Beantragt werden Sachmittel, anteilig für die Materialherstellung und Präparation für die TEM, für die Fahrten an das FZ Jülich und für die Betreuung/Hilfestellung durch die Mitarbeiter am ER-C.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen