Kristallzüchtung und Flüssigphasenepitaxie von Alkali-Molybdänoxid-Bronzen aus Hochtemperaturlösungen (Flußschmelzen)

• Antragsteller: Professor Dr. Peter Görnert
• Fachliche Zuordnung: Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung von 2000 bis 2007
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5217740

Ziel des Vorhabens ist die Züchtung von Einkristallen und Flüssigphasenepitaxieschichten der Alkali-Molybdänoxid-Bronzen1 A0.30MoO3 (oder A3Mo10O30), der sogenannten blauen Bronze, A0.33MoO3 (oder A2Mo6O18), der sogenannten roten Bronze und A0.9Mo6O17, der sogenannten violetten Bronze - wobei A ein Alkalielement oder Thallium ist - sowohl für physikalische Grundlagenuntersuchungen als auch für Grundlagen der Entwicklung neuer elektrischer Bauelemente und zur Herstellung verbesserter chemischer Sensoren. Die Bronzen kristallisieren in Abhängigkeit von A und der Stöchiometrie in unterschiedlichen Kristallklassen, d.h. sie bilden definierte Phasen mit vermutlich scharfen Übergängen. Um eine Kristallisation aus der Flußschmelze zu erreichen, sind umfangreiche Untersuchungen zu möglichen Flußmittelzusammensetzungen (Lösungsmitteln) durchzuführen. Es müssen die entsprechenden Phasendiagramme aufgestellt werden, und es muß ermittelt werden, unter welchen Wachstumsbedingungen sich eine definierte Bronzephase bildet (Gebiet der primären Kristallisation).Die bisher hauptsächlich durch elektrolytische Reduktion gezüchteten Kristalle von Alkali-Metalloxid-Bronzen sind vergleichsweise klein (etwa 5 mm Kantenlänge) und ermöglichen lediglich physikalische Grundlagenuntersuchungen. Im Rahmen des Vorhabens sollen relativ große Kristalle mit Abmessungen von mehr als 1 cm Kantenlänge sowie mit verbesserter Realstruktur gezüchtet werden. Durch umfassende Charakterisierung der Realstruktur und der nichtlinearen elektrischen Leitungseigenschaften der Bronzen ergeben sich neue Erkenntnisse zum Verständnis der niederdimensionalen elektrischen Leitung und ihrer potentiellen Anwendungen. Im weiteren soll durch den Einsatz gitterangepaßter Substrate eine großflächige Abscheidung einkristalliner Alkali-Molybdänoxid-Bronze-Schichten mittels Flüssigkeitsepitaxie (LPE) zur elektronischen Charakterisierung und für die zukünftige Herstellung chemischer Sensoren und elektronischer Bauelemente erfolgen.Aufgrund der langjährigen Erfahrungen des Antragstellers mit der Züchtung einkristalliner oxidischer Materialien aus Hochtemperaturlösungen (Flußschmelzen) und seinen Beiträgen zur Aufklärung der Phasenbeziehungen und der Kristallisation magnetischer Oxide (Ferrite, Granate, Hexaferrite) und YBa2Cu3O7-d-Supraleiter sowie der Kristallzucht weiterer oxidischer Materialien sind die Voraussetzungen für einen erfolgreichen Abschluß dieses Projekts gegeben.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen