Torsten Schmidt

Saturated bonds and anomalous electronic transport in transition-metal aluminides

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Kurzfassung in Deutsch

Diese Arbeit beschäftigt sich mit den besonderen elektronischen Eigenschaften der Übergangsmetall-Aluminide.
In Anlehnung an die Quasikristalle und ihre Approximanten zeigt sich, dass selbst Materialien mit kleinen Einheitszellen die gleichen überraschenden Effekte aufweisen.
So gibt es unter den Übergangsmetall-Aluminiden auch semimetallische und halbleitende Verbindungen, auch wenn sie aus klassisch-metallischen Komponenten wie Fe, Al oder Cr bestehen.
Diese Eigenschaften sind außerdem mit einem tiefen Pseudogap bzw. Gap in der Zustandsdichte und starken kovalenten Bindungen gekoppelt.

Bindungen werden im Rahmen dieser Arbeit durch zwei wesentliche Eigenschaften beschrieben.
Erstens durch die Bindungsladung und zweitens durch die energetische Auswirkung der Bindung.
Es ergibt sich, dass im Fall halbleitender Übergangsmetall-Aluminide zum einen eine Sättigung von bestimmten Bindungen, wie auch ein bindungs-antibindungs-Wechsel bei der Fermi-Energie vorliegt.

Mit der Analyse der Nahordnung in Form der sogenannten lokalen Koordinationspolyeder ist es gelungen, eine einfache Regel für Halbleiter aufzustellen, die Fünffachkoordination für Al.
Diese Regel besagt, dass Aluminium-Atome mit ihren drei Valenzelektronen nicht in der Lage sind, mehr als fünf gesättigte Bindungen zu ihren nächsten Übergangsmetall-Nachbarn aufzubauen.
In exzellenter Übereinstimmung mit den in Annahme gleichartiger Bindungen theoretisch vorhergesagten Bindungswinkel ergibt sich, dass alle binären Übergangs-Aluminid-Halbleiter für die Al-Atome die gleiche Nahordnung aufweisen.

Typische Werte für spezifische Widerstände der untersuchten Materialien bei Raumtemperatur liegen im Bereich von einigen 100µOhm cm, was weit größer ist als einige 10µOhm cm wie im Fall der unlegierten Metalle.
Überraschend ist außerdem eine hohe Transportanisotropie mit einem Verhältnis der spezifischen Widerstände bis zu 3.0.

Eine wesentliche Errungenschaft der Arbeit kann in der Verknüpfung der Eigenschaft des elektronischen Transports und der Bindungseigenschaften gesehen werden.
Die geringen Leitfähigkeiten konnten durch geringe Werte in der Zustandsdichte (DOS) und einem bei gleicher Energie stattfindenden bindungs-antibindungs-Wechsel erklärt werden.

weitere Metadaten

Schlagwörter
Crystal Orbital Hamiltonian Population (COHP)
Schlagwörter
Linear Combination of Atomic Orbitals (LCAO)
SWD SchlagworteAluminide
SWD SchlagworteAluminium-Aluminium-Bindung
SWD SchlagworteAtombindung
SWD SchlagworteBindungsenergie
SWD SchlagworteBindungsfähigkeit
SWD SchlagworteLMTO-Methode
SWD SchlagworteOrbitalsymmetrie
SWD SchlagworteTransport
SWD SchlagworteÜbergangsmetall
SWD SchlagworteÜbergangsmetallatom
SWD SchlagworteÜbergangsmetalllegierung
DDC Klassifikation500
Institution(en) 
HochschuleTU Chemnitz
FakultätFakultät für Naturwissenschaften
GutachterProf. Dr. Heinrich Solbrig
Prof. Dr. Michael Schreiber
Prof. Dr. Harald Böttger
DokumententypDissertation
SpracheEnglisch
Tag d. Einreichung (bei der Fakultät)01.10.2005
Tag d. Verteidigung / Kolloquiums / Prüfung10.01.2006
Veröffentlichungsdatum (online)22.09.2006
persistente URNurn:nbn:de:swb:ch1-200601769

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