Verlag des Forschungszentrums Jülich
JUEL-3910
Für die Untersuchungen der 5-zähligen i-Al-Pd-Mn-quasikristallspaltflächen wurden zwei Typen von Proben, as-grown-Proben und für 2445 Stunden bei 800 °C langzeitgetemperte Proben verwendet. Sie zeigen einen auffälligen Unterschied auf der makroskopischen Skala: Die langzeitgetemperten Proben enthalten viele Hohlräume mit Durchmessern bis zu einigen hundert µm, dagegen enthalten die as-grown Proben nur wenige Hohlräume, welche um Größenordnungen kleiner sind. Direkt nach des Spaltens zeigen alle Proben die gleiche Oberflächenstruktur und -zusammensetzung. Aber nach der Heizbehandlung liefern sie sehr unterschiedliche Ergebnisse: Während die as-grown Quasikristalle eine starke Änderung der Oberflächenzusammensetzung und eine deutliche Aufrauhung der Oberflächenstruktur aufweisen, kann man fast keine Änderung bei den Oberflächen der langzeitgetemperten Quasikristalle feststellen. Dieses Ergebnis kann in einem Modell unter der Annahme der Anwesenheit von Leerstellen konsistent erklärt werden. Die Diffusion der Leerstellen von oberflächennahen Bereichen auf die Oberflächen beeinflußt die Oberflächenstruktur und -zusammensetzung. Das Modell erklärt auch die Beobachtung der fehlenden Rauhigkeit von ringförmigen Zonen um die Höhlräume nach der Heizbehandlung von as-grown Proben. Die Änderung der Oberflächenzusammensetzung liefert weiterhin auch Information über die chemischen Eigenschaften der Leerstellen. Ferner wird der Einfluß der Leerstellen auf die Stabilität der Clusterstruktur diskutiert.
Die Untersuchungen an 10-zähligen dekagonalen Al72,4Ni15,8Co11,8-Quasi-kristall-oberflächen bei Raumtemperatur zeigen eine durch die im Quasikristallinnere vorhandenen Atomsäulen vorgegebene clusterartige Struktur. Die kleinsten beobachtbaren "Cluster" haben einen Durchmesser von 1-2 nm und können mit der kleinsten Atomsäule im Al-Ni-Co-Quasikristallstrukturmodell in Verbindung gebracht werden. Es wurde festgestellt, daß d-Al-Ni-Co-Spaltflächen eine durchschnittliche Rauhigkeit von 0,4 nm haben. Das ist deutlich weniger als bei den Al-Pd-Mn-Quasikristallen. Nach der Heizbehandlung verhalten sich die Al-Ni-Co-Spaltflächen ähnlich wie eine Oberfläche eines langzeitgetemperten i-Al-Pd-Mn-Quasikristalls; bezüglich Oberflächenstruktur und -zusammensetzung wurde keine signi-fikante Änderung beobachtet. Aus diesem Ergebnis ergibt sich auf der Basis des Leerstellen-Modells, daß die as-grown d-Al-Ni-Co-Quasikristalle eine niedrigere Leer-stellen-kon-zen-tration als as-grown Al-Pd-Mn-Quasikristalle haben.
Ferner wurde die thermodynamische Gleichgewichtsform der Quasikristalle durch die Untersuchungen der facettierten Oberfläche in den eingewachsenen Hohlräumen in den i-Al-Pd-Mn und d-Al-Ni-Co-Quasikristallen ermittelt. Zum Schluß wurden Oxidationsexperimente auf den Al-Pd-Mn-Quasi-kristallspaltflächen durchgeführt. Dabei wurde festgestellt, daß die Anwesenheit des Edelmetalls Pd auf der Oberfläche die Oxidation bei Al-Pd-Mn-Quasi-kristallen verhindert.
Kluge, Fanying
Untersuchung der physikalischen Einflüsse auf die geometrische Struktur und chemischen Zusammensetzung von Quasikristalloberflächen
121 S., 2001
In der vorliegenden Arbeit wurde die geometrische Struktur und die chemische Zusammen-setzung der unter UHV-Bedingungen gespaltenen Bruchflächen von ikosa-edrischen Al-Pd-Mn- und dekagonalen Al-Ni-Co-Quasikristallen mittels Raster-tunnel-mikroskopie, Auger-Elektronen-spektros-kopie und Raster-elektronen-mikros-kopie bei Raum-temperatur und nach Heizbehandlungen untersucht.
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