Theoretical assessment of phase diagrams of oxynitride ceramics

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Die jüngsten Entwicklungen auf dem Gebiet der Hochdrucksynthese neuer Materialien haben zur Entdeckung der Spinellmodifikationen von Siliciumnitrid (Si3N4) und Germaniumnitrid (Ge3N4) geführt. Da Sauerstoff die vorherrschende und allgegenwärtige Verunreinigung bei der Synthese nitridischer Keramiken ist, soll in diesem Forschungsvorhaben einerseits der Frage nachgegangen werden, wie viel Sauerstoff das Anionengitter dieser Spinellnitride aufnehmen kann, ohne dass es zu einer Entmischung der ternären Oxinitridphase kommt. Andererseits soll untersucht werden, ob und wie viel Stickstoff in das Anionengitter der Rutilphasen der Oxide eingebaut werden kann. Darüber hinaus sollen Eigenschaften, Phasenzusammenhänge und Phasenbreiten auch an Oxinitriden von Gallium untersucht werden. Diesen Fragen wird mit quantenchemischen Methoden im Rahmen der Dichtefunktionaltheorie, die eine Berechnung der Enthalpien der jeweiligen Phasen möglich machen, nachgegangen. Durch eine Abschätzung der Entropie für die jeweiligen Mischphasen ist es dann möglich, die freie Energie DG zu bestimmen und so das komplette Phasendiagramm der Oxinitride von Silicium, Germanium und Gallium zu berechnen.