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Plenarvorträge - DPG-Tagungen

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Metallphysik Dienstag<br />

M 18.15 Di 14:30 Saal C<br />

Materialforschung mit der Bonner Positronen Mikrosonde —<br />

•M. Haaks 1 , I. Müller 1 , S. Sonneberger 1 , T. E. M. Staab 1 , C.<br />

Zamponi 1 , K. Maier 1 , H. Bihr 2 , G. Tempus 3 , K. Bennewitz 4 , T.<br />

Lampe 4 , H. Tönshoff 5 und S. Eichler 6 — 1 Helmholtz Institut für<br />

Strahlen- und Kernphysik, Universität Bonn, Nußallee 14-16, D-53115<br />

Bonn — 2 LEO Elektronenmikroskopie GmbH, Carl-Zeiss-Str. 56, 73447<br />

Oberkochen — 3 Airbus GmbH, Hünefeldstraße 1-5, 28199 Bremen —<br />

4 Zentrallabor Volkswagen AG, 38436 Wolfsburg — 5 Institut für Fertigungstechnik,<br />

Schloßwerdersrt. 5, 30159 Hannover — 6 Freiberger Compound<br />

Materials GmbH, Am Junger Löwe Schacht 5, 09599 Freiberg<br />

Mit der Bonner Positronen Mikrosonde (BPM) steht ein modernes Laborgerät<br />

zur ortsaufgelösten Untersuchung von Defekten in Festkörpern<br />

zur Verfügung. Das Gerät besteht aus einem Feinfokus Positronenstrahl<br />

in Kombination mit einem konventionellen Rasterelektronenmikroskop.<br />

Es werden Ergebnisse der ortsaufgelösten Positronen Annihilationsspektroskopie<br />

aus unterschiedlichen Bereichen der Materialforschung vorgestellt:<br />

• Die Untersuchung der plastischen Zone vor Ermüdungsrissen<br />

in den Aluminiumlegierungen AA 2024 und AA 6013. (3) • Eine neue<br />

Methode der Lebensdauerabschätzung im Bereich der dynamischen Beanspruchung<br />

von Werkstoffen. (4) • Abbildung der lokalen Schädigung<br />

in Spanwurzeln im Eisenwerkstoff C45E. (5) • Die Schädigung durch<br />

Einkorn-Kratzen im oberflächennahen Bereich an GaAs-Wafern. (6)<br />

M 18.16 Di 14:30 Saal C<br />

Magnetische und strukturelle Eigenschaften extrem verformter<br />

CuCo Legierungen — •Bernhard Stöcker, Kai Klement und<br />

Ferdinand Haider — Universität Augsburg<br />

Extreme plastische Verformung erzeugt eine hohe Zahl von Nichtgleichgewichtsdefekten<br />

wie Versetzungen und Leerstellen und kann Phasengleichgewichte<br />

stark verschieben. Dies wurde an CuCo-Proben untersucht,<br />

die mittels ECAP (equal channel angular pressing) bis zu ε=0,68<br />

pro Zyklus verformt wurden. Die Größe der Co-Ausscheidungen nach<br />

der Verformung wurde durch Messung des Koerzitivfeldes bestimmt. Das<br />

Ausheilen der eingebrachten Defekte macht sich in einer Änderung des<br />

Volumens und der Enthalpie bemerkbar, was durch interferometrische<br />

Längenmessung und DSC untersucht wurde.<br />

M 18.17 Di 14:30 Saal C<br />

DFT investigation of nanostructured binary compounds —<br />

•Michael Schreiber 1 , Sibylle Gemming 1,2 , and Gotthard<br />

Seifert 2 — 1 Institut für Physik, Technische Universität, D-09107<br />

Chemnitz — 2 Institut für Physikalische und Elektrochemie, Technische<br />

Universität, D-01062 Dresden.<br />

Density-functional band-structure calculations were carried out for<br />

two-shell metallic nanowires from Au and from AgAu and PdAu alloys.<br />

All structures are local minima of the formation energy and more stable<br />

than the planar Au(111) surface. The stability of the most favourable<br />

structure increases in the order PdAu8 < Au9 < AgAu8. This trend coincides<br />

with the tensile stress acting on the central monatomic chain.<br />

An analysis of the electronic structure shows that the binding between<br />

the two shells is not strongly directional. Yet, the interatomic interaction<br />

along the central chain is weakened compared to the interaction in the<br />

monatomic wire, thus the tensile stress along this direction is alleviated.<br />

In Au9 and AgAu8 the central conductance channel is depopulated, in<br />

PdAu8 not. These findings rationalise the lower conductivity of PdAu<br />

nanocontacts compared with AgAu contacts obtained recently by break<br />

junction experiments. [1] www.abinit.org<br />

M 18.18 Di 14:30 Saal C<br />

Investigation of oxide tunnel barriers by atom probe tomography<br />

(TAP) — •Mario Kuduz 1 , Guido Schmitz 2 , and Reiner<br />

Kirchheim 1 — 1 Institut für Materialphysik, Tammannstr. 1, D-37077<br />

Göttingen, Germany — 2 Institut für Materialphysik, Whilhelm-Klemm-<br />

Str. 10, D-48149 Münster, Germany<br />

Oxide tunnel barriers (TMR) are currently of interest for application in<br />

magnetic sensor and storage devices. Compared to giant magneto resistance<br />

(GMR) devices, tunnel barriers are distinguished by an improved<br />

effect amplitude and a higher base resistivity, so that they may be used<br />

in ’current perpendicular to plane’ arrangements.<br />

We investigated the nano-structure of such TMR devices using field ion<br />

microscopy in combination with a 2D-detection setup. Spin valve structures<br />

consisting of Co and Ni79Fe21 electrodes and Al2O3 barriers were<br />

prepared by sputter deposition on tips of 30 to 50nm curvature radius<br />

suitable for field ion microscopy. In spite of the isolating character of<br />

the barrier material, the chemical structure can be reasonably characterized<br />

by analytical field ion microscopy. The 3D spatial distribution of the<br />

atomic species, in particular the distribution of oxygen, is discussed in<br />

dependence on various deposition methods.<br />

M 18.19 Di 14:30 Saal C<br />

Thermal-Spike-Induced Crystal Growth in Nanocrystalline<br />

Nickel — •Th. Zumkley, G. Schumacher, and S. Klaumünzer<br />

— Hahn-Meitner-Institut Berlin, Glienicker Strasse 100, D-14109 Berlin<br />

In nanocrystalline materials many physical properties are altered compared<br />

to their coarser-grained counterparts because 30% of the atoms<br />

belong to or are affected by the presence of interfaces. Due to their distorted<br />

structure these interfaces are expected to affect also the behavior<br />

of radiation-induced defects and the time evolution of thermal spikes. It<br />

is argued that a small grain size leads to a reduced thermal conductivity<br />

and, consequently, to an enhancement of the spike lifetime.<br />

Nanocrystalline Ni foils of 100 µm thickness were irradiated uniformly<br />

with 200 MeV Kr, 230 MeV Xe or 350 MeV Au ions. For the evaluation<br />

of the x-ray diffraction data both the (111) and (200) peaks have been<br />

used.<br />

Obviously, at the beginning ion bombardment induces a rapid crystal<br />

growth accompanied by a rapid decrease of microstrains. This process<br />

ends on a fluence scale of a few 10 13 ions/cm 2 and is followed by a comparatively<br />

slow process. Therefore, the fast process is definitively caused<br />

by the electronic energy loss. We deduce from the data an increase of<br />

the mean diameter of the nanocrystals by (1±0.1)nm prior to and after<br />

irradiation. If we assume that crystal growth proceeds isotropically this<br />

finding implies that about 25% of the specimen atoms are involved in<br />

the fast process. Probably, a thermal spike released by the electronic excitations<br />

in a radius of about 2 nm around a projectile ′ s path induces a<br />

rearrangement of all atoms to a final position in the grain boundaries.<br />

M 18.20 Di 14:30 Saal C<br />

Microstructural investigations on single crystalline Ni-rich NiTi<br />

shape memory alloys — •Klaus Neuking, Jens Michutta, Alejandro<br />

Yawny, Christoph Somsen, and Gunther Eggeler —<br />

Ruhr-Universität Bochum, Institut für Werkstoffe, 44780 Bochum<br />

In polycrystalline Ni-rich Ni-Ti shape memory alloys the precipitation<br />

of 4 families of Ni4Ti3 occurs heterogeneous on grain boundaries.<br />

As a result on cooling multiple-step phase transformations can be observed.<br />

To overcome this heterogeneous precipitation single crystalline<br />

Ni-rich (50.8 at.%) NiTi samples have been produced by using the Bridgman<br />

technique. Compression-aging treatments tests at temperatures of<br />

500 ◦ C and 550 ◦ C were carried out in order to nucleate only one family<br />

of Ni4Ti3 precipitates under a compression stress of 50MPa in the<br />

[111]-direction. Microstructural investigations with transmission electron<br />

microscopy (TEM) reveal that the nucleation of the other three families<br />

is suppressed completely under compression aging. Differential scanning<br />

calorimetry (DSC) was used to determine the influence of different aging<br />

times on the martensitic transformation behaviour on cooling and on<br />

heating. For the aging temperature of 500 ◦ C only a two step transformation<br />

can be detected throughout the chosen time range between 2ks and<br />

360ks. By increasing the temperature to 550 ◦ C a multiple-step transformation<br />

occurs at aging times of 8ks and above. At aging times below<br />

8ks a two step transformation is present. The martensitic transformation<br />

behavior is analyzed by in-situ cooling TEM investigations.<br />

M 18.21 Di 14:30 Saal C<br />

Hochgenaue Elektronenbeugung an FeCr2S4 — •Markus Mertinat,<br />

Ferdinand Haider und Vladimir Tsurkan — Institut für<br />

Physik, Universität Augsburg<br />

Proben aus FeCr2S4–Einkristallen in [110]– und [111]–Orientierung<br />

wurden präpariert und mittels Transmissionselektronenmikroskopie unter<br />

Verwendung eines Kühlhalters untersucht. Zur Strukturuntersuchung<br />

wurden die Beugungsmuster von verschiedenen Temperaturen<br />

mit selbst geschriebenen Programmen ausgewertet. Mit der parallelen<br />

(Feinbereichs–) Elektronenbeugung lassen sich die sehr kleinen Gitterveränderungen<br />

gerade noch beobachten. Es wurde bei Tm = 45 bis 55 K<br />

eine Veränderung der Gitters beobachtet. Unterhalb dieser Temperatur<br />

wandelt sich das fcc–Gitter in eine trikline Struktur um. Die relative<br />

Änderung liegt in der Größenordnung von 5 · 10 −4 . Die erstmalige Beobachtung<br />

der nach magnetischen Messungen vermuteten Umwandlung<br />

könnte einige bislang unverstandene Phänomene erklären. Die Daten des<br />

triklinen Gitters konnten konsistent mit den Beobachtungen angepasst

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