André Löser

Untersuchung metallischer und isolierender amorpher Materialien mit Streumethoden

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Kurzfassung in Deutsch

In dieser Arbeit wurden elektronische Transporteigenschaften
ungeordneter metallischer und isolierender Materialien untersucht.
Es wurde gezeigt, dass die zugrunde liegende Vielfachstreumethode für Schichten (LKKR) auch
auf isolierende Materialien angewendet werden kann.

Als isolierendes Material wurde amorphes Silizium gewählt.
Für die Strukturmodellierung wurde ein spezieller RMC-Algorithmus für Netzwerke entwickelt.
Um eine Lücke in der elektronischen Zustandsdichte zu erhalten,
wurden diese Strukturen anschließend mit einer MD-Methode relaxiert.
Zur Charakterisierung der dabei auftretenden mittelreichweitigen Strukturänderungen wurde
ein analytisches Modell des Strukturfaktors aufgestellt.

Die Verbindung zwischen elektronischen und strukturellen Defekten beim Übergang von den
metallischen Ausgangsnetzwerken zu den isolierenden amorphen Siliziumstrukturen wurde untersucht.
Die Winkelschwankung, unterkoordinierte Siliziumatome und ein spezieller topologischer Defekt
wurden als Ursache für elektronische Defekte bei der Fermienergie identifiziert.

Für die Widerstandsberechnung wurde vom Stromfluss durch einen quasi-eindimensionalen
Draht ausgegangen (Landauer-Büttiker-Ansatz).
Für ein stark streuendes Modellsystem (amorphes Eisen) wurde gezeigt, dass dieser Ansatz auch bei
kohärenter Vielfachstreuung einen längenproportionalen Widerstand
für kleine Drahtlängen liefert.
Für metallische Materialien kann die Leitfähigkeit aus der Längenabhängigkeit des
Drahtwiderstandes bestimmt werden.

Zwei Erweiterungen dieses Landauer-Büttiker-Ansatzes
für eine unvollständige Berechnung der kohärenten Streuung wurden in dieser Arbeit abgeleitet.

Der direkte Einfluss der Struktur für schwache Streuer wurde in Einfachstreunäherung untersucht.
Im Grenzfall eines Mediums führt die abgeleitete Leitwertformel auf die Zimanformel für den
spezifischen Widerstand.

Die Widerstandsberechnung wurde außerdem auf inkohärente Streuung erweitert,
so dass auch für isolierende
Materialien eine Leitfähigkeit bestimmt werden kann.
Im Gegensatz zu ungeordneten Metallen verschwindet die Leitfähigkeit
bei verschwindender inkohärenter Streuung, so dass
metallische und isolierende Materialien unterschieden werden können.

Der unordnungsinduzierte Metall-Isolator-Übergang (Anderson-Übergang) wurde für amorphes
Nickelsilizid betrachtet.
%Die bestimmte kritische Nickelkonzentration liegt wegen der
%im Vergleich zu amorphen Silizium fehlenden Relaxierung der Strukturen
%unterhalb experimenteller Werte.
Wegen des geringen Querschnitts der Drähte tritt metallisches und isolierendes Verhalten parallel
auf.
Die notwendige Mittelung führt zu einer abnehmenden Leitfähigkeit
bei abnehmender inkohärenter Streuung auch für metallische Proben. Dieses Verhalten wird in
dreidimensionalen Systemen mit schwacher Lokalisierung in Verbindung gebracht.

weitere Metadaten

Schlagwörter
Büttikerformel
Schlagwörter
Eigenkanaldarstellung
Schlagwörter
Einfachstreuung
Schlagwörter
Widerstandsfunktional
Schlagwörter
Zimanformel
Schlagwörter
quasi-eindimensional
SWD SchlagworteElektrische Leitfähigkeit
SWD SchlagworteSilicide
SWD SchlagworteSilicium / Amorpher Zustand
SWD SchlagworteSpezifischer Widerstand
SWD SchlagworteStrukturfaktor
SWD SchlagworteVielfachstreuung
DDC Klassifikation530
Institution(en) 
HochschuleTU Chemnitz
FakultätFakultät für Naturwissenschaften
BetreuerProf. Dr. Heinrich Solbrig
GutachterProf. Dr. Heinrich Solbrig
Prof. Dr. Günter Radons
Prof. Dr. Ingrid Mertig
DokumententypDissertation
SpracheDeutsch
Tag d. Einreichung (bei der Fakultät)29.11.2004
Tag d. Verteidigung / Kolloquiums / Prüfung01.08.2005
Veröffentlichungsdatum (online)19.09.2005
persistente URNurn:nbn:de:swb:ch1-200501165

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