Forschung
(Übersicht)
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Forschungsschwerpunkt ist das Zusammenwirken von Struktur und Elektronen besonders in metallischen Phasen mit Übergangsmetallen (flüssig, amorph, quasikristallin sowie geeignete kristalline Modelle). Zwei vielfach vertretene Thesen bedürfen der Überprüfung an Beispielen:
| (1) Reale Systeme sind abgestimmt auf hohen elektronischen Einfluss durch konstruktive elektronische Interferenz (entspricht dem Hume-Rothery-Konzept). |
| (2) Systeme mit Nanoclustern (Quasikristalle und deren kristalline Approximanten) entwickeln neben Spektralstrukturen der atomaren Skala (eV) auch die der cluster-Skala (100meV). |
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Ziel unserer Arbeiten sind Beiträge zur Lösung dieser aktuellen Probleme, im Einzelnen sind das
| (1) die Entstehung von gaps / pseudogaps durch elektronische Interferenz auf verschiedenen Längenskalen und |
| (2) die an spektrale Feinstrukturen gebundenen Transportanomalien vor allem von Quasikristallen (kleine Leitfähigkeit trotz metallischer Komponenten). |
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Im Vordergrund stehen für uns daher elektronische Eigenschaften. Wir berechnen
| (1) elektronischen Zustandsdichten (total, partiell, aufgelöst nach Komponenten) und |
| (2) spektrale elektronische Leitfähigkeiten/Leitwerte. |
Zur Realisierung dieser Vorhaben sind Programmsysteme erforderlich, die im Rahmen eines einheitlichen Konzepts die ganze Strecke vom selbstkonsistenten Bandelektron bis zu spektralen Transportgrößen bedienen.
Dabei soll Materialnähe durch Verwendung realistischer Atome garantiert werden.
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Programm-Entwicklung wird in fünf Schwerpunktbereichen betrieben:
(1) Aufbau einer vollwertigen Bandstrukturmethode im Rahmen des muffin-tin scattered-wave (MTSW) Konzepts einschließlich Erweiterung bis zu den Kubo-Greenwood Leitfähigkeiten und Ausbau der LMTO-ASA [1] auf das gleiche Leistungsangebot (MT-Potentiale und Leitfähigkeiten)
(R. Arnold [2]). |
| (2) Im Rahmen des MTSW Konzepts wird eine quantenmechanische Molekulardynamik entwickelt, die solche Atomverrückungen begünstigt, die ein pseudogap an der Fermigrenze öffnen (R. Arnold [2]). |
(3) Aufbau einer layer-by-layer Methode (ähnlich LEED) zur Berechnung des Landauer-Leitwerts eines aus realistischen Atomen bestehenden Leiters (R. Kahnt [3]).
Die Atomstreuphasen werden aus den obigen MTSW-Rechnungen entnommen.
Das Verfahren wird von A. Löser [4] bei der Untersuchung des resonanten Elektronentransports durch Halbleiter-Schichtsysteme ausgebaut. |
| (4) Aufbau einer Rekursionsmethode im MTSW-Konzept zur Berechnung von Anteilen der Zustandsdichte, die in Subgittern quasikristalliner Approximanten entstehen (Solbrig [5]). |
| (5) Entwicklung von Methoden zur Untersuchung des Einflusses von Koordinationsclustern auf die Zustandsdichten (tight-binding: Schmidt [6], Landauro [7]; MTSW Solbrig [8]). |
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Die Förderung unserer Arbeiten
| im Rahmen des Graduiertenkollegs "Methoden und Materialien für den Nanometerbereich" sowie |
| in den Stufen 2 und 3 des DFG-Schwerpunktprogramms "Quasikristalle - Struktur und physikalische Eigenschaften" |
wird dankbar gewürdigt.
Besonders wichtig war für uns der ständige Gedankenaustausch mit den Mitgliedern der Professur "Dünne Schichten" (Prof. P. Häußler) zu allen Aspekten des Arbeitsgebiets.
Literaturzitate
[1] O.K. Andersen, "Linear methods in band theory"Phys. Rev. B 12,3060(1975)
[2] R. Arnold, "Stabilisierendes Pseudogap und Streukonzept in nichtkristallinen Materialien" ((pdf))
Dissertation, Fak. Naturwiss., TU Chemnitz 1997
[2] R. Arnold, H. Solbrig, "Scattered-wave supercell approach to the electronic density of states of topologically disordered metals"
J Non-Cryst Sol 189 (1995) 129
[2] R. Arnold, H. Solbrig, "Disorder-induced resistivity of liquid and amorphous transition metals calculated within the scattered-wave supercell concept"
J Non-Cryst Sol 205-207 (1996) 861
[3] R. Kahnt, "Transport in topologisch ungeordneten, stark streuenden Systemen" ((pdf))
Dissertation, Fak. Naturwiss., TU Chemnitz-Zwickau 1994
[3] R. Kahnt, "Calculation of the resistivity of liquid and amorphous transition metals via the Landauer formula"
J. Phys.: Condensed Matter 7,1543(1995)
[4] A. Löser, "Untersuchung metallischer und isolierender Materialien mit Streumethoden" ((pdf))
Dissertation, Fak. Naturwiss., TU Chemnitz 2005
[5] H. Solbrig, C.V. Landauro, "Systems with icosahedral clusters: Direct links between atoms in cluster-recursion methods and DOS spectral fine structure"
Physica B 292,47(2000)
[5] H. Solbrig, "Recursive scattered-wave approach to the electronic density of states of topologically disordered systems"
phys. stat. sol. (b) 139,223(1987)
[6] C.V. Landauro, "Influence of the electronic fine structure on the electronic transport of icosahedral quasicrystals" (Text)
Dissertation, Fak. Naturwiss., TU Chemnitz 2002
[7] T. Schmidt, "Saturated bonds and anomalous electronic transport in transition-metal aluminides" ((pdf))
Dissertation, Fak. Naturwiss., TU Chemnitz 2006
[8] H. Solbrig, M. Schubert, "Towards the influence of the d-resonance splitting on the electronic density of states of an amorphous transition metal"
J. Phys.: Condens. Matter 4,444(1992)
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