Regensburg 2000 – wissenschaftliches Programm

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M: Metallphysik

M 2: Innere Grenzflächen

M 2.8: Vortrag

Montag, 27. März 2000, 12:15–12:30, H6

Atomistische Struktur und Energetik der rhomboedrischen Zwillingskorngrenze in α-Al₂O₃ — •C. Elsässer und A. G. Marinopoulos — Max-Planck-Institut für Metallforschung, Seestraße 92, 70174 Stuttgart

Die lokale atomistische Struktur und Energetik der rhomboedrischen Zwillingskorngrenze in α-Al₂O₃ (Korund) wurde untersucht mittels ab-initio-Rechnungen, die auf der lokalen Dichtefunktionaltheorie basieren und mit einer Mixed-Basis-Pseudopotentialmethode durchgeführt wurden. Zwei Gruppen von geometrischen Grenzflächenmodellen wurden behandelt, zum einen mit einer terminierenden O-Schicht, zum anderen mit einer Terminierung durch strukturelle “Al-Leerstellen” (LS). Durch Gesamtenergieminimierung bezüglich des relativen geometrischen Translationszustandes zwischen den angrenzenden Körnern und der Relaxation aller Atompositionen wurden optimierte Konfigurationen der Korngrenzen theoretisch bestimmt.

Eine LS-terminierte Konfiguration zeichnet sich durch eine sehr kleine Korngrenzenenergie, einen Translationszustand mit einer Schraubenrotationssymmetrie und einer hochgeordneten Atomstruktur aus. Noch zwei weitere Konfigurationen mit höheren Korngrenzenenergien wurden gefunden mit O- bzw. LS- Terminierung und mit Gleitspiegelsymmetrie, die energetisch stabil gegenüber einem Zerfall in freie Oberflächen sind. Die theoretischen Ergebnisse von atomistischen Strukturen für den rhomboedrischen Zwilling werden diskutiert im Vergleich mit experimentellen Ergebnissen der hochauflösenden Transmissionselektronenmikroskopie (HRTEM) an einem Korund-Bikristall.