Bestimmung von Phasenbeziehungen im System Si-B-C-N in lasergeheizten Diamant-Hochdruckzellen

• Antragsteller: Professor Ralf Riedel
• Fachliche Zuordnung: Glas und Keramik und darauf basierende Verbundwerkstoffe
• Förderung: Förderung von 1997 bis 2003
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5077924

In dem bisherigen Förderzeitraum konnten folgende Forschungsergebnisse erzielt werden:- Erkenntnisse bei der Synthese diamantartiger Mischkristalle Cx(BN)1-x.- Die Messung der Schmelztemperatur von c-BN bei 10 GPa.- Kubisches Si3N4 mit Spinell-Struktur wurde erstmals herge stellt. Die neue Si3N4-Hochdruckphase ist vielversprechend als superharter Werkstoff und als optoelektronisches Material.- Änderung der Raman Spektren von a-, b- und c-Si3N4 mit Druck wurden in einer Diamant-Hochdruckzelle gemessen.Im vorliegenden Fortsetzungsantrag sollen die Experimente zurSynthese der diamantartigen Cx(BN)1-x Mischkristalle fortgesetzt werden. Hierfür sind weitere Untersuchungen von Proben, die aus graphitartigen BCnN-Materialien hergestellt wurden, mittels TEM vorgesehen. Unter Benutzung des von uns entwickelten Probenaufbaus werden die Schmelztemperaturen von c-BN bei Drücken über 10 GPa gemessen. Die chemischen und physika- lischen Eigenschaften des von uns entdeckten c-Si3N4 sollen näher charakterisiert werden. Hierzu sind insbesondere Unter- suchungen (i) zur thermischen Stabilität an Luft, in nicht oxidierenden und inerten Atmospheren; (ii) zur Kompressibilität bei Raumtemperatur; (iii) zur Härte und (iv) zu optoelektronischen Eigenschaften wie Breite der Bandlücke geplant. Ein zentraler Schwerpunkt des Fortsetzungsantrages soll die Synthese neuer Hochdruck-Phasen in den Systemen Si-B-C-N und Si-A-N (mit A=C, Ge, Sn) sein. Es ist zu erwarten, daß ternäre Verbindungen wie z. B. Si2CN4 bei hohen Drücken in solche mit Spinell-Struktur umwandeln. Darüber hinaus wird die Synthese neuer Spinell-Mischkristalle der Form (Si,E)3N4 mit E = Ge und Sn untersucht. Theoretischen Berechnungen zufolge können einige dieser neuen Materialien sher hohe Härten aufweisen (über 30 GPa) oder als optoelektronische Materialien, z. B. zur Herstellung von im Blau-Violett emittierenden Laserdioden,verwendet werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen