Plenarvorträge - DPG-Tagungen

Metallphysik Dienstag
M 18.15 Di 14:30 Saal C
Materialforschung mit der Bonner Positronen Mikrosonde —
•M. Haaks 1 , I. Müller 1 , S. Sonneberger 1 , T. E. M. Staab 1 , C.
Zamponi 1 , K. Maier 1 , H. Bihr 2 , G. Tempus 3 , K. Bennewitz 4 , T.
Lampe 4 , H. Tönshoff 5 und S. Eichler 6 — 1 Helmholtz Institut für
Strahlen- und Kernphysik, Universität Bonn, Nußallee 14-16, D-53115
Bonn — 2 LEO Elektronenmikroskopie GmbH, Carl-Zeiss-Str. 56, 73447
Oberkochen — 3 Airbus GmbH, Hünefeldstraße 1-5, 28199 Bremen —
4 Zentrallabor Volkswagen AG, 38436 Wolfsburg — 5 Institut für Fertigungstechnik,
Schloßwerdersrt. 5, 30159 Hannover — 6 Freiberger Compound
Materials GmbH, Am Junger Löwe Schacht 5, 09599 Freiberg
Mit der Bonner Positronen Mikrosonde (BPM) steht ein modernes Laborgerät
zur ortsaufgelösten Untersuchung von Defekten in Festkörpern
zur Verfügung. Das Gerät besteht aus einem Feinfokus Positronenstrahl
in Kombination mit einem konventionellen Rasterelektronenmikroskop.
Es werden Ergebnisse der ortsaufgelösten Positronen Annihilationsspektroskopie
aus unterschiedlichen Bereichen der Materialforschung vorgestellt:
• Die Untersuchung der plastischen Zone vor Ermüdungsrissen
in den Aluminiumlegierungen AA 2024 und AA 6013. (3) • Eine neue
Methode der Lebensdauerabschätzung im Bereich der dynamischen Beanspruchung
von Werkstoffen. (4) • Abbildung der lokalen Schädigung
in Spanwurzeln im Eisenwerkstoff C45E. (5) • Die Schädigung durch
Einkorn-Kratzen im oberflächennahen Bereich an GaAs-Wafern. (6)
M 18.16 Di 14:30 Saal C
Magnetische und strukturelle Eigenschaften extrem verformter
CuCo Legierungen — •Bernhard Stöcker, Kai Klement und
Ferdinand Haider — Universität Augsburg
Extreme plastische Verformung erzeugt eine hohe Zahl von Nichtgleichgewichtsdefekten
wie Versetzungen und Leerstellen und kann Phasengleichgewichte
stark verschieben. Dies wurde an CuCo-Proben untersucht,
die mittels ECAP (equal channel angular pressing) bis zu ε=0,68
pro Zyklus verformt wurden. Die Größe der Co-Ausscheidungen nach
der Verformung wurde durch Messung des Koerzitivfeldes bestimmt. Das
Ausheilen der eingebrachten Defekte macht sich in einer Änderung des
Volumens und der Enthalpie bemerkbar, was durch interferometrische
Längenmessung und DSC untersucht wurde.
M 18.17 Di 14:30 Saal C
DFT investigation of nanostructured binary compounds —
•Michael Schreiber 1 , Sibylle Gemming 1,2 , and Gotthard
Seifert 2 — 1 Institut für Physik, Technische Universität, D-09107
Chemnitz — 2 Institut für Physikalische und Elektrochemie, Technische
Universität, D-01062 Dresden.
Density-functional band-structure calculations were carried out for
two-shell metallic nanowires from Au and from AgAu and PdAu alloys.
All structures are local minima of the formation energy and more stable
than the planar Au(111) surface. The stability of the most favourable
structure increases in the order PdAu8 < Au9 < AgAu8. This trend coincides
with the tensile stress acting on the central monatomic chain.
An analysis of the electronic structure shows that the binding between
the two shells is not strongly directional. Yet, the interatomic interaction
along the central chain is weakened compared to the interaction in the
monatomic wire, thus the tensile stress along this direction is alleviated.
In Au9 and AgAu8 the central conductance channel is depopulated, in
PdAu8 not. These findings rationalise the lower conductivity of PdAu
nanocontacts compared with AgAu contacts obtained recently by break
junction experiments. [1] www.abinit.org
M 18.18 Di 14:30 Saal C
Investigation of oxide tunnel barriers by atom probe tomography
(TAP) — •Mario Kuduz 1 , Guido Schmitz 2 , and Reiner
Kirchheim 1 — 1 Institut für Materialphysik, Tammannstr. 1, D-37077
Göttingen, Germany — 2 Institut für Materialphysik, Whilhelm-Klemm-
Str. 10, D-48149 Münster, Germany
Oxide tunnel barriers (TMR) are currently of interest for application in
magnetic sensor and storage devices. Compared to giant magneto resistance
(GMR) devices, tunnel barriers are distinguished by an improved
effect amplitude and a higher base resistivity, so that they may be used
in ’current perpendicular to plane’ arrangements.
We investigated the nano-structure of such TMR devices using field ion
microscopy in combination with a 2D-detection setup. Spin valve structures
consisting of Co and Ni79Fe21 electrodes and Al2O3 barriers were
prepared by sputter deposition on tips of 30 to 50nm curvature radius
suitable for field ion microscopy. In spite of the isolating character of
the barrier material, the chemical structure can be reasonably characterized
by analytical field ion microscopy. The 3D spatial distribution of the
atomic species, in particular the distribution of oxygen, is discussed in
dependence on various deposition methods.
M 18.19 Di 14:30 Saal C
Thermal-Spike-Induced Crystal Growth in Nanocrystalline
Nickel — •Th. Zumkley, G. Schumacher, and S. Klaumünzer
— Hahn-Meitner-Institut Berlin, Glienicker Strasse 100, D-14109 Berlin
In nanocrystalline materials many physical properties are altered compared
to their coarser-grained counterparts because 30% of the atoms
belong to or are affected by the presence of interfaces. Due to their distorted
structure these interfaces are expected to affect also the behavior
of radiation-induced defects and the time evolution of thermal spikes. It
is argued that a small grain size leads to a reduced thermal conductivity
and, consequently, to an enhancement of the spike lifetime.
Nanocrystalline Ni foils of 100 µm thickness were irradiated uniformly
with 200 MeV Kr, 230 MeV Xe or 350 MeV Au ions. For the evaluation
of the x-ray diffraction data both the (111) and (200) peaks have been
used.
Obviously, at the beginning ion bombardment induces a rapid crystal
growth accompanied by a rapid decrease of microstrains. This process
ends on a fluence scale of a few 10 13 ions/cm 2 and is followed by a comparatively
slow process. Therefore, the fast process is definitively caused
by the electronic energy loss. We deduce from the data an increase of
the mean diameter of the nanocrystals by (1±0.1)nm prior to and after
irradiation. If we assume that crystal growth proceeds isotropically this
finding implies that about 25% of the specimen atoms are involved in
the fast process. Probably, a thermal spike released by the electronic excitations
in a radius of about 2 nm around a projectile ′ s path induces a
rearrangement of all atoms to a final position in the grain boundaries.
M 18.20 Di 14:30 Saal C
Microstructural investigations on single crystalline Ni-rich NiTi
shape memory alloys — •Klaus Neuking, Jens Michutta, Alejandro
Yawny, Christoph Somsen, and Gunther Eggeler —
Ruhr-Universität Bochum, Institut für Werkstoffe, 44780 Bochum
In polycrystalline Ni-rich Ni-Ti shape memory alloys the precipitation
of 4 families of Ni4Ti3 occurs heterogeneous on grain boundaries.
As a result on cooling multiple-step phase transformations can be observed.
To overcome this heterogeneous precipitation single crystalline
Ni-rich (50.8 at.%) NiTi samples have been produced by using the Bridgman
technique. Compression-aging treatments tests at temperatures of
500 ◦ C and 550 ◦ C were carried out in order to nucleate only one family
of Ni4Ti3 precipitates under a compression stress of 50MPa in the
[111]-direction. Microstructural investigations with transmission electron
microscopy (TEM) reveal that the nucleation of the other three families
is suppressed completely under compression aging. Differential scanning
calorimetry (DSC) was used to determine the influence of different aging
times on the martensitic transformation behaviour on cooling and on
heating. For the aging temperature of 500 ◦ C only a two step transformation
can be detected throughout the chosen time range between 2ks and
360ks. By increasing the temperature to 550 ◦ C a multiple-step transformation
occurs at aging times of 8ks and above. At aging times below
8ks a two step transformation is present. The martensitic transformation
behavior is analyzed by in-situ cooling TEM investigations.
M 18.21 Di 14:30 Saal C
Hochgenaue Elektronenbeugung an FeCr2S4 — •Markus Mertinat,
Ferdinand Haider und Vladimir Tsurkan — Institut für
Physik, Universität Augsburg
Proben aus FeCr2S4–Einkristallen in [110]– und [111]–Orientierung
wurden präpariert und mittels Transmissionselektronenmikroskopie unter
Verwendung eines Kühlhalters untersucht. Zur Strukturuntersuchung
wurden die Beugungsmuster von verschiedenen Temperaturen
mit selbst geschriebenen Programmen ausgewertet. Mit der parallelen
(Feinbereichs–) Elektronenbeugung lassen sich die sehr kleinen Gitterveränderungen
gerade noch beobachten. Es wurde bei Tm = 45 bis 55 K
eine Veränderung der Gitters beobachtet. Unterhalb dieser Temperatur
wandelt sich das fcc–Gitter in eine trikline Struktur um. Die relative
Änderung liegt in der Größenordnung von 5 · 10 −4 . Die erstmalige Beobachtung
der nach magnetischen Messungen vermuteten Umwandlung
könnte einige bislang unverstandene Phänomene erklären. Die Daten des
triklinen Gitters konnten konsistent mit den Beobachtungen angepasst