Wachstumskinetik von dekagonalen Quasikristallen: Experimente zum anisotropen Wachstum aus nichtstöchiometrischen Schmelzen

• Applicant: Professor Dr. Peter Gille
• Subject Area: Experimental Condensed Matter Physics
• Term: from 2004 to 2006
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5429672

Quasikristalle weisen eine atomare Struktur auf, die durch andere Ordnungsprinzipien als eine 3-dimensionale Periodizität bestimmt ist. Dekagonale Quasikristalle besitzen nur in einer Richtung eine periodische Achse; senkrecht zu ihr besteht eine quasiperiodische Fernordnung. Das Wachstum eines solchen Quasikristalls kann man nicht durch 3-dimensionale Anlagerung von gleichen Elementarbausteinen erklären. Damit versagen alle Wachstumsmodelle, die für normale Kristalle entwickelt wurden. Theoretischen Ansätzen für ein quasikristallines Wachstumsmodell fehlen bisher experimentelle Befunde zu ihrer Überprüfung. Ausgehend von beherrschten Bedingungen für die Züchtung von dekagonalen AlCoNi-Quasikristallen nach dem Czochralski-Verfahren sollen im Projekt gezielte Experimente zur Kinetik des Wachstums durchgeführt werden. Dabei wird das orientierte Wachstum makroskopischer Quasikristalle unterbrochen, die Restschmelze abgeschleudert und die Wachstumsfläche ex-situ mit verschiedenen mikroskopischen Methoden untersucht. Die Wachstumskinetik in allen ausgezeichneten Richtungen, aber auch der Einfluß gezielter Fehlorientierungen soll untersucht werden. Besonderes Augenmerk wird auf inclined net planes gerichtet, deren Bedeutung für die Wachstumsmorphologie bisher völlig unklar ist. Die zu erwartende deutliche Anisotropie des Wachstums wird in einer Versuchsserie untersucht, die die maximal mögliche Ziehgeschwindigkeit beim Czochralski-Prozeß richtungsabhängig messen soll. In diesen Experimenten wird die Wachstumsgeschwindigkeit kontinuierlich erhöht, bis es zum Abriss der Schmelze vom wachsenden Quasikristall kommt, der somit die Überschreitung der Grenzgeschwindigkeit anzeigt. Es wird versucht, die erhaltenen Ergebnisse im Rahmen bestehender theoretischer Vorstellungen zu diskutieren.

• DFG Programme: Research Grants