Kombinatorische Dünnschichtanalytikplattform
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Forschungsphilosophie: Quantenmechanisch geführtes Werkstoffdesign Forschungsziel: Beiträge zum fundamentalen Verständnis, welches für die Synthese und Anwendung multifunktionaler Werkstoffe mit maßgeschneiderten chemischen und mechanischen Eigenschaften benötigt wird, zu leisten. Der Schwerpunkt der Forschungsarbeiten liegt dabei auf dem Verständnis der Korrelationen zwischen den Synthesebedingungen und der strukturellen und chemischen Schichtevolution zur gezielten Einstellung der Elastizität und der Phasenstabilität. Forschungsstrategie: Durch Kombination theoretischer und experimenteller Methoden sollen grundlegende Zusammenhänge der Werkstoff-Plasma-Wechselwirkungen erarbeitet und so Beiträge zur wissenschaftlichen Grundlage generiert werden, die das gezielte Werkstoffdesign im Hinblick auf elastische Eigenschaften und Phasenstabilität ermöglicht. Auf der Basis zahlreicher Berechnungen werden vielversprechende Werkstoffe ausgewählt und dann synthetisiert. Die kombinatorische Dünnschichtsynthese erlaubt durch die Abscheidung von mehreren Plasmaquellen die Synthese von dünnen Schichten mit mehrdirektionalen Konzentrationsgradienten. Diese Methode erlaubt die gleichzeitige Synthese einer Materialbibliothek auf einem Substrat. Die anschließende ortsaufgelöste Analyse von Zusammensetzung, Struktur, elastischen Eigenschaften und Phasenstabilität stellt zusammen mit den theoretischen Daten die Basis für das quantenmechanisch geführte Werkstoffdesign dar. Für diesen Werkstoffdesignansatz ist die Analyse von Bindungsenergien und deren zusammensetzungsinduzierte Veränderung von zentraler Bedeutung. Der Vergleich mit dem berechneten Einfluss der Zusammensetzung auf die elektronische Struktur ermöglicht die Identifikation von Werkstoffdesignprinzipien und bildet so die Basis für zukünftige Werkstoffinnovationen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Quantum mechanically guided design of transition metal alloyed RuO2 nanorods. Cryst. Growth Des. 10, 4531 (2010)
D. Music, F. H.-U. Basse, and J. M. Schneider
- Synthesis and thermoelectric properties of RuO2 nanorods. J. Appl. Phys. 108, 013707 (2010)
D. Music, F. H.-U. Basse, R. Haßdorf, and J. M. Schneider
- On the solubility of yttrium in RuO2. J. Appl. Phys. 110, 054317 (2011)
D. Music, N. A. Zumdick, B. Hallstedt, and J. M. Schneider
- Structure and mechanical properties of TiAlN-WNx thin films. Surf. Coat. Technol. 205, 4821 (2011)
T. Reeswinkel, D. G. Sangiovanni, V. Chirita, L. Hultman, and J. M. Schneider
