Münster 1997 – wissenschaftliches Programm

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M: Metallphysik

M 5: Nanokristalle II

M 5.3: Vortrag

Montag, 17. März 1997, 15:50–16:10, S 9

Sauerstoff-Selbstdiffusion in nanokristallinem ZrO₂ — •U. Brossmann¹, U. Södervall², R. Würschum¹ und H.-E. Schaefer¹ — ¹Institut für Theoretische und Angewandte Physik, Universität Stuttgart, Pfaffenwaldring 57, D-70550 Stuttgart — ²Department of Microelectronics, Chalmers University of Technology, S-41296 Göteborg

Die ¹⁸O Tracer-Diffusion in nanokristallinem reinem Zirkondioxid wurde mit Sekundärionen-Massenspektroskopie (SIMS) untersucht. Die Proben wurden vor der Diffusion bei 960 ^∘C bzw. 1050 ^∘C drucklos gesintert zu relativen Dichten von ca. 97 bzw. 99 % bei einer mittleren Kristallitgröße von 70 bzw. 300 nm und monokliner Struktur. Bei den hier vorliegenden SIMS-Messungen konnten anhand der Tiefenprofile zwei Beiträge getrennt werden, die der Volumendiffusion (D_V) und der Grenzflächendiffusion (D_B) zugeordnet wurden. Die beobachteten Diffusivitäten D_V und D_B unterscheiden sich um 3-4 Größenordnungen, die Aktivierungsenthalpien Q_V und Q_B sind ähnlich. Das Verhalten der ¹⁸O Konzentration in tiefen Probenschichten wird anhand eines Modells herstellungsbedingter Agglomerate diskutiert. Bei den Ergebnissen für die Volumendiffusion ergibt sich eine gute Übereinstimmung mit früheren Arbeiten an mikrokristallinem ZrO₂ [1].

[1] A. Madeyski, W.W. Smeltzer, Mat. Res. Bull. 3, 369 (1968)