Elastische Eigenschaften von Strukturen auf der Nanometerskala

• Antragsteller: Professor Dr. Thorsten Hesjedal
• Fachliche Zuordnung: Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 1999 bis 2002
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5211014

Das Ziel des Forschungsvorhabens ist die Untersuchung der elastischen Eigenschaften von dünnen Schichten und Nanostrukturen mit einer Ortsauflösung im Nanometerbereich. Solche Untersuchungen sind von entscheidender Bedeutung für technologische Anwendungen auf der Makro-, Mikro- und Nanoskala. Zum einen verlangt die fortschreitende Miniaturisierung nach immer kleineren (Nano-) Strukturen, die präparationsbedingt (Hetereoepitaxie) unter extremen mechanischen Spannungen stehen und die Kenntnis der elastischen Kenngrößen voraussetzen. Zum anderen sind mikro- oder nanoskopische Defekte vielfach die Ursache für Ermüdungserscheinungen in höchst-belasteten Materialien, leider oft mit fatalen Auswirkungen (z.B. bei Flugzeugturbinen oder Hochgeschwindigkeitszügen). Im Rahmen meiner Doktorarbeit wurden die Grundlagen für Untersuchungen der elastischen Eigenschaften auf der Nanometerskala gelegt. Die akustische Rastersondenmikroskopie, die auf der Mischung hochfrequenter Signale an nicht-linearen Kennlinien im Kraft- bzw. Tunnelmikroskop beruht, stellt eine Erweiterung dieser Meßverfahren für die lokale Detektion von hochfrequenten Prozessen auf Oberflächen dar, aus denen die elastischen Kenngrößen mit Nanometerauflösung ermittelt werden können. Durch eine konsequente Weiterentwicklung dieser Methoden soll nun das elastische Verhalten von ein-, zwei- und dreidimensionalen Kristallfehlern (Versetzungen, Korn-, Phasengrenzen, Einschlüsse, Ausscheidungen, usw.) untersucht werden. Besonders interessant sind Experimente, bei denen durch eine definierte Vorspannung die elastische Deformation vom Wandern von Versetzungen bis zur Ausbildung und Ausbreitung von Rissen initiiert wird.

• DFG-Verfahren: Emmy Noether-Auslandsstipendien