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GESCHÄFTSBEREICHE MCL
UND LABORAUSSTATTUNG
Atomistic Modelling
Grenzflächeneigenschaften von Oxidschichten
Im Al
2
O
3
-
TiO
2
Dünnschichtsystem wurden die physikalischen Eigenschaften der
Grenzflächen zwischen den zwei Oxiden untersucht.
Die besonderen Eigenschaften dieses Materialsystems hängen eng mit der genauen
Beschaffenheit der Grenzfläche zusammen, die mit experimentellen Methoden aber
nur begrenzt zugänglich ist. Deshalb wurde anhand der Messdaten aus der Röntgen-
beugung zuerst ein ungefähres Modell der Grenzfläche am Computer gebildet, um
dann mit Hilfe von Ab-initio-Methoden die genaue Beschaffenheit der Grenzfläche zu
bestimmen (Abbildung 1). Dadurch wurde ermittelt, wie sich die Gitter der beiden
Oxidschichten an der Grenzfläche jeweils verzerren und wie sich die atomare Struktur
und die Bindungen beim Übergang vom Inneren der Schicht zur Grenzfläche ändern.
Abbildung 2 zeigt die Verschiebung des Gitters und die Verschiebung der Atome aus
ihren Positionen aufgrund von Spannungen und geänderten Bindungen an der Grenz-
fläche. So zeigen etwa die Ti-Atome an der Grenzfläche eine wellenförmige Auslen-
kung aus ihrer normalen Lage im Festkörper, wodurch sie die Bindungen zu den Sau-
erstoffatomen im Zwischenbereich zur Al-Schicht optimieren.
Abb. 1: Atomare Struktur der Grenzflächen
eines Schichtsystems aus Al
2
O
3
(
Mitte) und
TiO
2
(
oben und unten). Sauerstoff-Atome
sind rot dargestellt, Ti und Al in grau bzw.
lila.
Abb. 2: Verzerrung des Gitters und Änderungen der Atompositionen an der
Grenzfläche zwischen TiO
2
(
oben) und Al
2
O
3
(
unten). Die schattierten Atome im
Hintergrund entsprechen den Positionen der Atome im freien Material ohne
Grenzfläche.