Korrelation zwischen Mikrostruktur und elektrochemischen Eigenschaften von Dünnschicht-Metallelektroden auf YSZ

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In dem Projekt soll die Korrelation zwischen der Mikrostruktur und den elektrochemischen Eigenschaften von Metall(O2)/YSZ-Elektroden (yttria stabilized zirconia) untersucht werden.Dazu werden Modellelektroden (Pt(O2)/YSZ, Pd(O2)/YSZ und Ag(O2)/YSZ), die aufgrund ihrer unterschiedlichen Sauerstoff-Affinität ausgewählt wurden, durch gepulste Laserdeposition des jeweiligen Metalls auf unterschiedlich orientierten YSZ-Einkristallen und anschließendem Tempern mit definierter Mikrostruktur hergestellt. Es ergeben sich dabei nach dem Tempern bereits durch die Substratorientierung Metallschichten mit unterschiedlicher Mikrostruktur (einkristallin und polykristallin). Durch Variation der Temperatur und der Dauer des Temperns soll zudem die Anzahl weiterer Defekte (Hohlräume, Versetzungen) gezielt eingestellt werden, wobei wir die Konzentrationen der Defekte in situ durch XRD- und HREM-Messungen verfolgen werden.Die Elektrodenkinetik der Modellelektroden mit unterschiedlicher Mikrostruktur soll dann elektrochemisch und durch XPS-Messungen untersucht werden. Die elektrochemischen Untersuchungen sollen von XRD-, HREM- und TOF-SIMS-Messungen begleitet werden, wodurch Änderungen in den Elektroden – also Alterungsprozesse mikrostruktureller als auch chemischer Natur (Oxidations- und Segregationsprozesse) - in situ verfolgt werden können. Anschließende ex situ EBSD- und AFM-Untersuchungen sollen die Untersuchung der mikrostrukturellen Veränderungen ergänzenDas wichtigste Anliegen dieses Projektes ist, das grundlegende Verständnis von Elektrodenprozessen in der Festkörperelektrochemie maßgeblich zu erweitern.