Spektroskopische Untersuchungen an substituierten Ionenkristallen

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Die Kinetik des Stickstoffeinbaus und -ausbaus bei Oxiden (mit Schwerpunkt auf ZrO2) soll unter in situ-Bedingungen in Relaxationsexperimenten bei hohen Temperaturen mit Hilfe der optischen Spektroskopie und der ESR verfolgt werden. Das Verfahren beruht auf der Detektion der mit dem Ein- bzw. Ausbau verbundenen Konzentrationsänderungen elektronischer Defekte. Die Kinetik der Austauschreaktionen soll temperaturabhängig bei verschiedenen Stickstoff- und Sauerstoffpartialdrücken untersucht werden. Dabei sollen neben N2 auch NH3 und plasmaerzeugte Stickstoffspezies eingesetzt werden. Der Einfluss von UV-Licht auf die Kinetik soll ebenso studiert werden wie der Einfluss der Kristallorientierung bei nichtkubischen Kristallen und die mikroskopische Natur der elektronischen Defekte. Die Methode der gestörten Winkelkorrelation (PAC, Perturbed Angular Correlation) ist als lokale nukleare Sondenspektroskopie für die Untersuchung von Punktdefekten besonders geeignet. Die mit dem Stickstoffeinbau verbundenen Änderungen in der Konzentration der Anionenleerstellen sollen mit Hilfe der PAC-Spektroskopie bei hohen Temperaturen in Abhängigkeit vom Stickstoff- und Sauerstoffpartialdruck nachgewiesen und in ihrer Mikrodynamik verfolgt werden. Die Strukturempfindlichkeit der PAC soll zum temperaturabhängigen Studium von Phasenumwandlungen im System Zr-O-N-Y(Mg,Ca) eingesetzt werden.