Struktur und Bildung von Inversionsdomänen und Zwillingen: TEM-Studie von Strukturgradienten im System Zinkoxid-Eisenoxid

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Die Bildung von "modulierten Strukturen" in Zinkoxid mit Zusätzen verschiedener dreiwertiger Kationen ist seit langem bekannt, aber ein überzeugender Strukturvorschlag existiert bis heute nicht. Im Rahmen eigener Arbeiten hatten wir zudem eine neuartige Modulation in Form einer polysynthetischen Zwillingsbildung im System ZnO-Ga2O3 beobachtet. Dieses Vorhaben hat die folgenden Aspekte zum Ziel: (i) Der Bildung dieser Strukturmodulationen in dotiertem ZnO müssen ein oder mehrere charakteristische Mechanismen zugrunde liegen, die es aufzuklären gilt. An Modellproben (Schichten von Fe2O3 oder Ga2O3 auf ZnO) sollen chemische Gradienten erzeugt und die strukturellen Gradienten mittels hochauflösenden Methoden der Durchstrahlungselektronenmikroskopie (TEM) untersucht werden. Informationen über die Keimbildung und die Kinetik des Einwachsens von Inversions- bzw. Zwillingsdomänen sollen anhand Typ und Morphologie der einwachsenden Domänenstrukturen sowie mikochemischer Effekt wie die Segregation/Anreicherung der Zusatzelemente bestimmt werden. (ii) Die Bildung polysynthetischer Zwillinge im System ZnO-Ga2O3 ist ein neuartiges Phänomen, dessen kristallchemische und strukturelle Hintergründe aufgeklärt werden sollen. Dabei sind die chemische Zusammensetzung und der strukturelle Aufbau der Zwillingsgrenzen der Schlüssel zum Verständnis. Ziel ist es, mit Hilfe der hochauflösenden Elektronenmikroskopie (Gitterabbildungen) und der hochortsaufgelösten Elementanalytik umfassende Informationen über die Zwillingsgrenzen zu erhalten und ein schlüssiges Strukturmodell abzuleiten. Das gesamte Arbeitsprogramm ist in einem Zeitraum von drei Jahren für eine(n) Mitarbeiter(in) zu umfangreich, weshalb nach einer Orientierungsphase einer der beiden Schwerpunkte zur tieferen Bearbeitung gewählt werden soll.