Kristall und Technik: Band 7, Heft 10 [Reprint 2022 ed.] 9783112653807

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10

Kristall und Technik

Crystal Research and Technology

Akademie-Verlag • Berlin

10. Heft • 7. Jahrgang • 1972

Hinweise für die Autoren Dio Zeitschrift „Kristall und Technik" nimmt folgendo Veröffentlichungen auf: Originalarbeiten, Zusammenfassungen, kurze Mitteilungen, Buchbesprechungen, bevorzugt in englischer Sprache. Alle zum satzreifen Manuskript gehörenden Unterlagen sind beizufügen. Das Manuskript soll In Maschinenschrift im Format A 4 (21 x 29,7 cm) auf weißem, tintenfestem Papier, einseitig, mit zweizeiligem Abstand der Zeilen und einem linken freien Band Ton 3 cm geschrieben sein. Die Manuskriptblätter sollen fortlaufend ab ,,1" numeriert werden. Noch nicht für den Druck überarbeitete Vortragsmanuskripte werden in der Regel nicht angenommen. Der Kopf dos Manuskriptes soll folgende Zeilen enthalten: Abgekürzte Vornamen und den Familiennamen des Verfussers, genaue Bezeichnung der Arbeitsstelle des Verfassers, Überschrift der Arbeit. Der Arbeit ist eine Zusammenfassung in der Original- und einer Fremdsprache (deutsch, englisch, französisch oder russisch) voranzustellen. Formeln, Zeichen, Buchstaben usw., für die keine Schreibmaschinentypen vorhanden sind, müssen deutlich lesbar mit Tinte geschrieben sein. Nomenklatur des Chemischen Zentralblattes benutzen. O als Null ist mit der Schreibmaschine einfach zu unterstreichen, der Großbuchstabe O nicht. Die Absätze sind deutlich im Manuskript zu kennzeichnen (durch Einrücken von mindestens 3 Anschlagen ). Für die Auszeichnung des Manuskriptes ist zu beachten: Überschriften im Text und zum Beginn des Beitrages sind übersichtlich anzuordnen und nur durch eine einfache Unterstreichung kenntlich zu machen Tabellenüberschriften sind nicht besonders kenntlich zu machen, sie werden normal gesetzt. Auszeichnungen innerhalb des Textes werden in der Regel von der Redaktion erledigt. Es bedeuten: hellrot blau

—

= Kapitälchen = kursiv

hellrot

- Kleindruok senkrechter roter Strioh am linken Manuskriptrand)

Tabellen sind gesondert als Manuskript zu schreiben und am Schluß des Beitrages einzuordnen. Fußnoten sind auf gesondertem Blatt fortlaufend numeriert aufzuführen. Abbildungen („Fig." ( = Figur)] sind als reproduzierbare Vorlagen dem Manuskript in gesondertem Umschlag beizulegen. Fotos sind auf weißem Hochglanzpapier und im Mindestformat von 6 x 6 cm zu liefern. Bildausschnltte und eventuell noch vorzunehmende Beschriftungen sind auf einem auf dem Foto angebrachten Deckblatt aus durchsiohtigem Material zu vormerken. Die Größen aller Fotos und deren Verkleinerungsmaßstäbe sind nach Möglichkeit einheitlich zu halten. Alles Nebensächliche bei Halbtonbildern bitte weglassen und von einer Vergrößerung der Vorlagen absehen. Strichzeichnungen genügen als gut lesbare Skizzen. Auf der Rückseite der Abbildungsvorlagen sind anzugeben: Nummer der Figur, Name des Autors bzw. der Autoren, abgekürzter Beitragstitel, gewünschte Größe der Figur im Druck in Zehntel-Angaben, z. B. 9/10, 8/10, 5/10 usw. Bildunterschriften sind auf einem gesonderten Blatt aufzuführen. Die Literatur soll ohne Bezifferung am Ende der Arbeit in alphabetischer Reihenfolge der Autorenamen aufgeführt werden. Im Text zitierte Autorennamen gelten als Literaturhinweis. Die Literaturzitate sollen folgende Angaben enthalten: bei Büchern z. B.: RAST, K.: Physikalisoh-chemische Rechnungen, Berlin 1958 bei Zeitschriften z. B.: KRAUSE, H. N., MÜLLER, K.: Kristall u. Technik 1, 70 (1966). Für jede veröffentlichte Arbeit werden 50 Sonderdrucke vom Verlag kostenlos abgegeben. Sind mehrere Autoren gemeinsam an einem Beitrag beteiligt, so erhalten sie insgesamt 50 Sonderdrucke kostenlos. Die Bestellung weiterer Sonderdrucke gegen Berechnung, jedoch nur bis zu einer Anzahl von 200 Stück, muß mit der Einsendung des Manuskriptes der Hauptsohriftleitung bekanntgegeben werden.

Kristall und Technik Crystal Research and Technology Zeitschrift für experimentelle

und technische

Kristallographie

GEGRÜNDET VON

W. K L E B E R und H. N E E L S H E R A U S G E G E B E N VON

H. N E E L S , Leipzig U N T E R M I T W I R K U N G VON

BAND 7 • H E F T 10 1972

G. BARTA, Prag; F. B E R T A U T , Grenoble G. BLIZNAKOV, Sofia; J. BÖHM, Berlin 0. BRÜMMER, Halle; H.-J. BUNGE, Dresden J. C H O J N A C K I , Krakow Y. A. F R A N K - K A M E N E T Z K I J , Leningrad P. GÖRLICH, Jena; J. H E Y D E N R E I C H , Halle L. I C K E R T , Berlin; R. KAISCHEW, Sofia R. K E R N , Marseille; I. KOSTOV, Sofia K. M E Y E R , Jena I. S. R E S , Moskau; N. N. SEFTAL', Moskau G. E. R. SCHULZE, Dresden D. SCHULZE, Dresden; N. N. SIROTA, Minsk 1. T A R J A N , Budapest; E. T H I L O , Berlin O. M. TODES, Leningrad A. A. TSCHERNOV, Moskau K.-TH. W I L K E , Berlin W. A. W O O S T E R , Cambridge HAUPTSCHRIFTLEITUNG

Akademie- Verlag Berlin

H. N E E L S , Leipzig

A Hurausgeber und verantwortlich für den Inhalt Professor Dr. HERMANN NEEIS, 703 Leipzig, Schanihorststraße 20, Fernruf: 32519, 31032 bzw. 7254 Machern, Zeititzer Weg 25, Fernruf: Brandis 452. Verlag: Akademie-Verlag GmbH, 108 Berlin, Leipziger Straße 3—4, Fernruf: 220441, Telex-Nr. 112020, Postscheckkonto: Berlin 35031. Die Zeitschrift „Kristall und Technik" erscheint mit 12 Heften im Jahr. Bestellnummer: 1082/7/10. Preis je Heft 20, - M GesamthersteUung: VEB Druckerei „Thomas Müntzer", 582 Bad Langensalza Veröffentlicht unter der Lizenznummer 1526 des Presseamtes beim Vorsitzenden des Ministerrates der Deutschen Demokratischen Republik. Printed in German Democratic Republic

Inhalt

Originalbeiträge G . KÜHN, A . LEONHARDT, K .

HÜBNER

Zur Abschätzung physikalischer und physikalisch-chemischer Daten von A1B V -Verbindungen mit Zinkblendestruktur 1077

F . D E M L , J . TALPOVA, A . S . POPOVA

Anwendung des Nahabstandsverfahrens des chemischen Transports zur Herstellung von GaAs-, GaP- und GaAsPSchichten 1089

E . BRINK, D . BECKER, J . TELTOW, K .

TEMPELHOFF

E i n einfaches Verfahren dotierter CdF 2 -Kristalle

N . N . SIROTA, Z H . P .

TROFIMOVA

The Investigation Ni Films

A.

of

zur Herstellung reiner und

Recrystallization

Processes

of

1101

1109

Elektronenmikroskopische Betrachtung von ZonenachsenInterferenzmustern in verbogenen Molybdänfolien . . . 1119

LUFT

S . KTXSCHNERUS

H . JOHANSEN, F . P .

H . HILDEBRAND, R .

Elektrisch aktive Zentren in thermisch behandelten P - S i Substraten und Si-Homoepitaxieschichten 1127 HERRMANN

Untersuchung von Heterostrukturen der Mischkristallreihe GaAs/AlAs mit dem Rasterelektronenmikroskop . . 1135 SCHUBERT

Die Anwendung des Quantimet zur Ätzgrubendichtebestimmung an Silizium-Einkristallen 1143

H . J . ULLRICH, K . T H I E L E , S . DÄBRITZ, H . SCHREIBER, K . GÖTZ, F . F E L D H O F E R

Computergesteuertes Zeichnen stereographischer Projektionen von Kossel-Linien und ihre Anwendungen zum Studium tetragonaler Verzerrungen 1153

J.

KVAPIL

A. ZEHE

G. KUNZE

71*

Einfluß der Temperung auf die optische Homogenität von Korund-Einkristallen 1169 Phasenhomogenitätsverhalten im optischen Wellenfeld modulierter Elektrolumineszenzdioden vom Flächenstrahlertyp 1175 Kurze Originalmitteilungen Überschreitung der Phasengrenzen in kristallen bei isothermer Auslagerung

j-Cu-Zn-Misch-

K113

G.

Kohärenzstabilisierung metastabiler Gitterzustände — a m Beispiel von ^Cu-Zn-Mischkristallen K119

KUNZE

Buchbesprechungen G. TURRELL

Infrared and R a m a n Spektra of Crystals

H . BANK

AUS

J . LADURNER, F .

der Welt der Edelsteine

SCHARF

J . N^VLT

. K121 K122

PURTSCHELLER

Das große Mineralienbuch J.-H.

(G. GEISELER) .

( K H . LÖHS)

( K H . LÖHS)

(Herausgeber) ^Physik und Chemie der Kristalloberfläche

K123

(H. NEELS)

. . K124

Industrial Crystallisation from Solutions (H. NEELS) . . . K125

Kristall und

Technik

10

1972

1077-1088

Originalbeiträge G . K Ü H N , A . LEONHABDT, K . H Ü B N E B Sektion Chemie der Karl-Marx-Universität Leipzig, Fachbereich Kristallographie Sektion Physik der Karl-Marx-XJniversität Leipzig

Zur Abschätzung physikalischer und physikalisch chemischer Daten yon A1BV-Verbindungen mit Zinkblendestruktur

Die A1B V -Verbindungen nehmen unter den A n l B v - V e r b i n d u n g e n bezüglich der mit der Gitterkonstante verknüpften Eigenschaften eine gewisse Sonderstellung ein. Dieses Verhalten wird mit der Abwesenheit vom Rumpf-d-Elektronen beim Aluminium in Zusammenhang gebracht. Die Kompressibilitäten von AIP, AlAs u n d AlSb lassen sich in guter Übereinstimmung mit berechneten Werten aus der Abhängigkeit von Gitterkonstante u n d der Mikrohärte abschätzen. Weiterhin werden Zusammenhänge zwischen Gitterkonstanten, Molmasse, Bandstrukturparametern, Bildungswärmen u n d Oberflächenenergien diskutiert. Die von Phillips f ü r AlSb angegebene Ionizität der chemischen Bindung wird korrigiert u n d der Nichtlinearitätsparameter des Energiegaps f ü r Al-haltige Mischkristalle aus der Differenz der Atomradien der Substituenten ermittelt. The AlB v -compounds display an exceptional position among A l n B v - c o m p o u n d s regarding some properties which are related to the lattice constant. This behaviour is connected with the absence of core-d-electrons in Al. The compressibilities of AIP, AlAs a n d AlSb can be estimated from the lattice constant a n d the microhardness in fair agreement with calculated values. Relations between the lattice constants, molecular weight, some b a n d structure parameters, the heats of formation and the surface energies are discussed. Phillips' ionicity parameter of AlSb is corrected a n d the bowing parameter of the energy gap of mixed AlB v -compounds is calculated from the difference of the atomic radii of the substitutes. 1. Einleitung ln

Bei d e n A B v - V e r b i n d u n g e n l ä ß t sich eine R e i h e v o n D a t e n in einfacher Weise linear extrapolieren, w e n n diese als F u n k t i o n der m i t t l e r e n O r d n u n g s z a h l oder der Molmasse dargestellt w e r d e n ( B E C K M A N N , a ; SIROTA). Dieses V e r f a h r e n gew i n n t besonders d a n n a n B e d e u t u n g , w e n n die e n t s p r e c h e n d e n S u b s t a n z e n infolge v o n Schwierigkeiten bei der E i n k r i s t a l l z ü c h t u n g n i c h t in der erforderlichen Q u a l i t ä t zur V e r f ü g u n g stehen. D a s t r i f f t f ü r die in der Z i n k b l e n d e s t r u k t u r kristallisierenden (abgesehen v o n A1N, d a s in der W u r t z i t s t r u k t u r v o r k o m m t ) A1B V -Verbindungen zu. D u r c h e r h ö h t e Korrosionsfähigkeit a n der L u f t werden die O b e r f l ä c h e n leicht chemisch z e r s t ö r t u n d lassen keine e x a k t e n Messungen m e h r zu ( R U D O R F F e t al.; K I S C H I O ) . E s ist b e k a n n t , jedoch n i c h t ohne weiteres theoretisch zu i n t e r p r e t i e r e n , d a ß sich die A1B V -Verbindungen in einigen D a t e n s t ä r k e r v o n d e n Gallium- u n d

1078

G . K Ü H N , A . LEONHARDT, K . H Ü B N E B

Indium-Verbindungen unterscheiden als letztere untereinander. Als charakteristisches Merkmal besitzen die A1BV-Verbindungen entsprechend ihrer Molmasse eine scheinbar zu große Gitterkonstante. Daher müssen für diese Verbindungen alle diejenigen Größen, die in irgendeiner Weise mit der Gitterkonstante als grundlegendem Gitterparameter in Zusammenhang stehen (Mikrohärte, Kompressibilität, Bildungswärme und andere) in Abhängigkeit von der Molmasse oder der mittleren Ordnungszahl auf einer von den Indium- und Gallium-Verbindungen getrennten Kurve angeordnet werden. In der Gruppe der Elementhalbleiter (Si, Ge, a-Sn) existieren diese markanten Unterschiede nicht. 2. Konsequenzen der vergrößerten Gitterkonstante 2.1 Mikrohärte, Kompressibilität und Ausdehnungskoeffizient Die Mikrohärte ist ein makroskopischer Kristallparameter, der eine Reihe von Rückschlüssen auf die mikroskopischen Eigenheiten des untersuchten Materials zuläßt. Die Reproduzierbarkeit der Mikrohärte nach Vickers wird allerdings durch einige Faktoren beeinflußt: Anisotropie des Kristalls (einschließlich der Anisotropie auf einer bestimmten Fläche infolge verschiedener Gleitrichtungen). Reinheit, Oberflächenbearbeitung, Realstruktur ( G O B Y U N O V A , B O B S E V S K I J , TBETJAKOV).

In der vorliegenden Arbeit wurden mechanisch und chemisch vorbehandelte (lll)-FIächen zur Untersuchung herangezogen ( B A C H M A N N , N A U M A N N ) . Auf Grund der höchsten Belegungsdichte ist für diese Flächen die größte Härte zu erwarten. Der Einfluß von Gleitphänomenen und der Flächenpolarität wurde durch Benutzung von 15—20 Eindrücken pro Meßwert ausgemittelt. Die Belastung betrug 80 p (Mikrohärteprüfeinrichtung des VEB Carl Zeiss, Jena). Der durchschnittliche Meßfehler liegt im Bereich von ± 20—50 kp • mm - 2 . Während sich der Meßfehler bei kleinen Belastungen vergrößert, treten bei Belastungen über 80 p Risse auf, die das Ergebnis verfälschen können. Außerdem hängt der Härte wert selbst auch von der Belastung ab ( M I R O N O V ) . Zur Bestimmung der Mikrohärte von AlAs wurden Ga1_xAlxAs-Mischkristalle mit x = 0,8 verwendet. Letztere lassen sich mit herkömmlichen Mitteln bearbeiten und sind im Gegensatz zu reinem AlAs an Luft unbegrenzt haltbar. Die so erhaltenen Ergebnisse (s. Tabelle 2) sind für weitere Abschätzungen brauchbar, da für die Abhängigkeit der Mikrohärte (MHV) von der Zusammensetzung bei Systemen ohne Mischungslücke der in Figur 1 dargestellte Verlauf charakteristisch ist (Kurnakovsche Regel). Das bedeutet, daß die Festigkeit der Bindung im Mischkristall stets den Wert übertrifft, den man durch lineare Interpolation erhalten würde. Demnach gilt MHV(aias) Ss MHV(GaAs)- Ein analoges Verhalten wird für AIP und AlSb erwartet. Für die Ausdehnungskoeffizienten gelten ähnliche Überlegungen (Tabelle 1). Während die erstgenannte Probe einen hohen Reinheitsgrad besaß, war die zweite Probe sicher stark durch Silizium verunreinigt. Der Mischkristall zeigt erwartungsgemäß den niedrigsten Wert.

Werden zum Beispiel die Mikrohärte (MHV) und die Kompressibilität (x) über die Gitterkonstante (a0) aufgetragen, dann liegen alle angegebenen A m B v -

1079

Abschätzung von Daten der A1B V -Verbindungen mit Zinkblendestruktur

.700

600 1 I

500

%

400

300 Fig. 1. Änderung der Mikrohärte in Abhängigkeit von der Zusammensetzung im System InAs-GaAs (VIGDOROVIÖ, K I R I Ö E N K O , C H L T S T O V S K A J A ) . Die Gerade bedeutet lineare Interpolation

?/)/)\ 0

1 20

1 W

1 ffO

GaAs /Mo!

L -« 100

1 80

%}

Tabelle 1 Vergleich der linearen Ausdehnungskoeffizienten von AlAs und GaxAl^xAs a 10+« (Grad"1)

«0 (A) AlAs

5,2 ( 0 ° - 1 0 0 0 °C) 3,66-4,92 ( 3 0 ° - 2 3 0 °C)

5,6605 ± 0,0005

AlAs

5,6622

Cri&2qA1 goAS

5,6599 ± 0,0002

Syntheseverfahren Gasphasenepitaxie (ETTENBERG,

PAPE)

Kristallisation aus der Al-Schmelze ( S I R O T A , PASHINTSEV)

Kristallisation aus Ga-Schmelze ( F I S C H E R ,

3,1 ± 0,5 ( + 90° bis - 1 1 0 ° C)

SCHMIDT,BRÜHL,KÜHN)

Verbindungen einschließlich der A1B V -Verbindungen auf einer gemeinsamen Geraden (Fig. 2 und 3). Die Geraden lassen sich analytisch wie folgt formulieren: a 0 = — mx • MHV

+ const.

(1)

a 0 = + m 2 • x + const. Außerdem gilt entsprechend Figur

x = — mz • MHy und

4

(2) (vergl. auch

const.

x = + m3 (« F) + const.

BECKMANN,

b) (3) (4)

Letztere Beziehung resultiert aus der ersten Grüneisen-Regel. Tabelle 2 zeigt die auf Grund von Figur 3 und 4 extrapolierten Werte der Kompressibilität x. Da für AIP und AlAs keine experimentellen Werte vorliegen, sind in der entsprechenden Spalte von Tabelle 2 Werte aufgeführt, die im Rahmen einer theoretischen Untersuchung der Druckabhängigkeit der elek-

1080

G . K Ü H N , A . LEONHARDT, K . H Ü B N E B

^

Flg. 2. Beziehung zwischen Mikrohärte MH, und der Gitterkonstante a 0

MHyffrp mm J

ironischen Bandstruktur ( H Ü B N E B , SCHULZE) aus der annähernden Konstanz der reduzierten Kompressibilität von K E Y E S innerhalb der Gruppe der A m B v Verbindungen berechnet wurden. Sie befinden sich in guter Übereinstimmung mit den graphisch ermittelten Werten. Eine Extrapolation aus der Abhängigkeit der Kompressibilität von der Molmasse M führt jedoch besonders bei AIP zu starken Abweichungen. 2.2 Ionizität und Bandstrukturparameter Von den Ionenkristallen ist bekannt, daß bei gleichem Gittertyp und gleichem Kation die Mikrohärte mit zunehmenden Anionenradius abnimmt, da mit ihm die Gitterkonstante des Kristalls wächst. Entsprechend sinkt auch die Ionizität

x • 1013(r/77

dyn

Fig. 3. Beziehung zwischen Kompressibilität x und Gitterkonstante aa

Abschätzung von Daten der A1BV-Verbindungen mit Zinkblendestruktur

Flg. 4. Beziehung zwischen Mikrohärte MHT und KompresBibilit&t x

1081

« MHytkp-mm J

fi der chemischen Bindung, da die zunehmende Polarisierbarkeit des Anions eine kovalente Ladungsdichteverteilung in der Bindung begünstigt (HÜBNEB, LEONHARDT).

Werden die /¡-Werte der A m B v -Verbindungen mit Zinkblendestruktur von (a) über die Gitterkonstante aufgetragen, so ergibt sich innerhalb der Gallium- und Indium-Verbindungen der gleiche Trend. Bei den A1BV-Verbindungen erscheint jedoch der Wert für das AlSb etwa um 50% zu hoch. Andere Ionizitätsskalen (z. B. die von BAILLY) kehren die Sonderstellung des AlSb innerhalb der PHiLLiPSschen Ionizitätsskala nicht hervor (vergl. Tabelle 3). Der PHiLLiPSsche Ionizitätsparameter /j ist durch folgende Beziehung spektroskopisch definiert: PHILLIPS

C2

^

=

G2

ei + G2

=

^

m*

Tabelle 2 MHy-Werte von (lll)-Flächen und ein Vergleich der auf verschiedene Weise ermittelten Kompressibilitäten Substanz

MHT

x • 1013 (cm2 • dyn-1)

(kp • mm -2 ) aus

AIP AlAs AlSb GaP GaAs GaSb

700 1 ) 550 2 ) 360 2 ) 750 630 390

x=f(M) 6,7 10,1 14,0

aus

x =

f(a0)

10,9 12,7 17,5

2)

extrapoliert aus Figur 2 ermittelt aus Al-reichen Mischkristallen

3)

BECKMANN, a

aus x = 11,6 14,3 18,3

f(MHy)

exp. Werte 11,1 12,6 16,9 3 ) 10,2 3 ) 13,3 3 ) 17,7 3 )

1082

G . K Ü H N , A . LEONHARDT, K . HÜBNER

Tabelle 3 Vergleich verschiedener Ionizitätsparameter Substanz AIP AI As AlSb GaP GaAs GaSb InP InAs InSb

fi (PHILLIPS ( a ) )

fi (BAILLY)

0,307 0,274 0 , 4 2 6 (korr. 0,24) 0,374 0,310 0,261 0,421 0,357 0,321

0,66 0,33 0,10 0,56 0,33 0,12 0,56 0,41 0,21

Dabei stellt G den heteropolaren und Eh den homöopolaren Anteil des effektiven Gaps Eg in dem von P H I L L I P S (b) und V A N V E C H T E N entwickelten isotropen Zweibandmodell für einen Halbleiter dar. Eg entspricht dem Gap am Punkt X in der Brillouin-Zone ( H E I N E , J O N E S ) , das in erster Linie den E2-Peak im optischen Spektrum verursacht ( H Ü B N E K , S C H U L Z E ) . Während sich die Werte m v ( P H I L L I P S , V A N V E C H T E N ) aller A B -Verbindungen mit Zinkblendestrutur beim Auftragen gegen die Molmasse annähernd auf einer gemeinsamen Geraden darstellen lassen (Figur 5 a), gelten für die C-Werte ( P H I L L I P S , V A N V E C H T E N ) der Aluminium-, Gallium- und Indium-B v -Verbindungen offensichtlich individuelle lineare Abhängigkeiten (Figur 5 b). Auffällig ist, daß der C-Wert für AlSb mit 3,10 eV viel zu groß erscheint und viel mehr bei 2,0 ± 0,1 eV liegen

Mo/masse

Fig. 5 a

1083

Abschätzung von Daten der A1BV-Verbindungen mit Zinkblendestruktur

50

700

750

200

250

Mo/masse Fig. 5 b Fig. 5. Darstellung des homöopolaren Gapanteils Eh (a) und des heteropolaren Gapanteils C (b) in Abhängigkeit von der Molmasse

sollte. Dieses korrigierte C von AlSb ergibt zusammen mit Eh = 3,5 eV nach Gl. (5)/i = 0,24. P H I L L I P S (C) gibt in einer neueren Arbeit ohne Kommentar für die Ionizität des AlSb /j = 0,25 an. Wird die Breite der verbotenen Zone im Zentrum (Punkt 71) der Brillouin-Zone (i?0-Peak im optischen Spektrum) als Funktion der Gitterkonstante a 0 aufgetragen, so ergibt sich Figur 6. Dem

Fig. 6. Abhängigkeit der Breite der verbotenen Zone Et (300 K ) von der Gitterkonstante a„

1084

G . K Ü H N , A . LEONHARDT, K . HÜBNER

Trend nach, sind die E0-Werte der A1B V -Verbindungen in Abhängigkeit von der Gitterkonstante insgesamt größer als die der übrigen ^4 m B v -Verbindungen. Dieses Verhalten ist analog zu dem von Eg ^ E2 f ü r die Elementhalbleiter ( P H I L L I P S , d) und hängt mit dem Nichtvorhandensein von ¿-Elektronen in den Atomrümpfen von Elementen aus der ersten und zweiten Periode des Periodensystemes (AI, P) gegenüber Elementen aus der dritten und vierten Periode (Ga, In, As, Sb) zusammen. Die Rumpf-rf-Elektronen verursachen eine energetische Absenkung der S-Zustände ( V A N V E C H T E N ) . Da das Aluminium in den A1BVVerbindungen keine Rumpf-d-Elektronen besitzt, ist damit die relative Erhöhung des Gaps, das ja bindende p-Zustände (oberste Valenzbandkante) mit antibindenden s-Zuständen (unterste Leitungsbandkante) verknüpft, gegenüber den Ga- und InB v -Verbindungen erklärt. Der d-Elektroneneffekt f ü h r t zu einem anormal hohen Rumpfradius des Aluminiums (der größte unter den Konstituenten der A I H B V -Verbindungen überhaupt) und damit in Verbindung stehend zu einem kovalenten Atomradius, der größer als zum Beispiel der des Galliums ist ( V A N V E C H T E N , P H I L L I P S ) . Das erklärt das im Abschnitt 1 genannte Verhältnis der Gitterkonstante der A1B V -Verbindungen zu ihrer Molmasse. Ausser in den genannten Zusammenhängen spielen die d-Elektronen eine erhebliche Rolle bei der chemischen Verschiebung der Kernresonanz in A m B v - H a l b leitern ( H Ü B N E B , a) und im nichtlinearen optischen Verhalten einer großen Anzahl von binären Verbindungen ( H Ü B N E B , b). Gewisse Besonderheiten in der B a n d s t r u k t u r scheinen sich auch bei Mischkristallen, an denen Al v -Verbindungen beteiligt sind, zu ergeben. Die experimentell gefundene Abhängigkeit der Gaps verschiedener Symmetriepunkte in der Brillouin-Zone vom Molanteil x einer Komponente läßt sich durch die quadratische Form E(x) = a + bx + cx2

(6)

darstellen (THOMPSON, W O O L L E Y ) . Der Nichtlinearitätsparameter c ist gleich der vierfachen Abweichung von E vom linear interpolierten Wert bei x = 0,5. F ü r das £"0-Gap ist c von VAN V E C H T E N und B E B G S T E E S S E B mit Hilfe des dielektrischen Halbleitermodells und von R I C H A E D S O N und H I L L mit der empirischen Pseudopotentialmethode berechnet worden. Dabei sind i. a. Al-haltige Mischkristalle ausgeklammert worden. RICHARDSON und H I L L sagten folgenden einfachen Zusammenhang zwischen dem Nichtlinearitätsparameter c f ü r E0 und der Differenz (Ar) der kovalenten Atomradien der Substituenten eines ternären Mischkristalls voraus: c = 2 (Ar)2

(7)

(r in Angström, c in Rydberg). U n t e r Benutzung der von V A N V E C H T E N und P H I L L I P S tabellierten Atomradien für Kristalle mit tetraedrischer Koordibation sind die mit Hilfe von Gl. (7) in Tabelle 4 angegebenen c-Werte berechnet worden. Die Tabelle enthält auch Kombinationen, die bisher als Mischkristalle nicht hergestellt worden sind. Auf Grund der annähernden Gleichheit der Atomradien von AI und Ga ergeben sich die verschwindenden c-Werte in den AI-Ga-Verbindungen. Dieses Result a t steht im völligen Einklang mit dem Wert c = 0,00 für AlGaAs nach der dielektrischen Theorie) BEBOLO, WOOLLEY) und c = 0,005 eV für AlGaSb nach der Pseudopotentialrechnung von RICHABDSON und H I L L . I m Gegensatz dazu liegt jedoch der von BEBOLO und WOOLLEY experimentell f ü r GaAlAs-ermittelte

Abschätzung von Daten der A1B V -Verbindungen mit Zinkblendestruktur

1085

Tabelle 4 Nichtlinearitätsparameter für das ß0-Gap in Alhaltigen Mischkristallen (bisher noch nicht synthetisiert) 1 ) Mischkristall AlPAs AlPSb 1 ) AlAsSb 1 ) AlGaP AlGaAs

c(eV)

Mischkristall

c(eV)

0,25 2,10 0,87 0,00 0,00

AlGaSb AllnP AlInAs AllnSb 1 )

0,00 . 0,84 0,84 0,84

Wert vob c = 0,26 eV wesentlich höher. Der theoretische Wert für AllnSb von R I C H A R D S O N und H I L L beträgt c = 0,92 eV in annähernder Übereinstimmung mit unserem. Die Nichtlinearitätsparameter f ü r Eg ^ E2 sind von H U B N E B . (C) mit einer Pseudopotentialmethode berechnet worden. Auch hier zeigen sich bei den Alhaltigen Mischkristallen einige Abweichungen von den allgemeinen Trends. Ihre Ursache k a n n jedoch auch in dem verwendeten Pseudopotentialinterpolationsverfahren liegen. 2.3. Bildungswärme Auf der Basis des Zusammenhanges zwischen der Gitterkonstante und der Bildungswärme schlugen P H I L L I P S und V A N V E C H T E N folgende Formel zur Berechnung der Bildungswärme A BH tetraedrisch koordinierter Verbindungen vor: (8)

Der Anpaßparameter AH0 beträgt 68,6 kcal • mol - 1 , a®e ist die Gitterkonstante von Ge, a 0 die der betrachteten Verbindung. Die eckige Klammer in Gl. (8) berücksichtigt die Dehybridisierung der chemischen Bindung (Metallisation) mit zunehmender Ordnungszahl. I n ihr bedeuten E2 den H a u p t p e a k im optischen Spektrum (vergl. Abschnitt 2.2.) u n d E das arithmetische Mittel aus d e m / l - P e a k E1 und E0. Die Konstante h a t den Wert b = 0,0467, fi ist die Ionizität der chemischen Bindung (vgl. Abschnitt 2.2.). Obwohl in Gl. (8) die realen Gitterkonstanten eingehen, zeigen die A1BV-Verbindungen die größten Differenzen zu den experimentiellen Werten (Fig. 7). Der Grund dafür liegt in der Wahl des Anpaßparameters AH0. Die Nichtberücksichtigung der A1B V -Verbindungen in der Reihe der von P H I L L I P S und II[I V V A N V E C H T E N berechneten ^4 B -Verbindungen ergibt eine Verbesserung der mittleren Abweichung von den experimentellen Werten von 21% auf etwa 9%, 2.4. Oberflächenenergie Nach ORMONT (a, b) läßt sich die spezifische Oberflächenenthalpie X H K L in erg. c m - 2 eines Festkörpers bekannter Kristallstruktur nach folgender Formel berechnen : (9)

1086

G. KÜHN, A . LEONHABDT, K .

40

HÜBNEB.

KKH npn nojiyiemiH njieHOK h TeMnepaTypoii nocjieayromero OTWHra. IlpH TeMnepaTypax iiohjiojkkh Bbirne 150 °C Ha neSaeBCKHx jihhhhx ajieKTpoHorpaMM Ha6jiio«ajiHCb peifuieKCM ot peKpnciajuiH30BaHHbix 3epeH cpa3y nocjie HanbiJieHHH njieHOK. OnpeaejieHbi TeMnepaTypHHe rpaHimbi nepBHHHoft h coSnpaTejibHoft penpHCTaJi • jiHsauHH HMKejieBbix njieHOK, nojiyneHHbix npn TeMnepaTypax hohjiojkkh 130 h 200 °C. 06Hapy>KeHo cymecTBOBaHHe KoppeJiHUHH Mewny uiHpuHOii «H$paKiiHOHHOtt J1HHHH, 3aBHCHmett OT CTeneHH HCKameHHOCTH pemeTKH, 3JieHTp0C0np0THBjieHneM, H3MepeHHbiM npn TeMnepaType OTJKHra, n hhcjiom peKpHCTajuiH30BaHHux 3epeH. H a 0CH0BaHHH 3Toro aejiaeTCH bmboh, mto pacceHHne 3JieKTp0H0B b njieHKe npoHcxoRHT Ha HCKameHHHx pemeTKH b oSieMe KpHCTajuiHTOB h Ha hx rpaHHqax. ITojiyieHHHe

pe3yjibTaTH

npeffCTaBJiniOT

HHTepec

npn

BbiSope

ycjioBHtt nojiyneHHH njieHOK c 3aaaHHbiMH xapaKTepncTHKaMH.

onTHMajibHbix

1110

N . N . SIBOTA, Z H . P . TBOFIMOVA

1. Introduction The study of recrystallization processes in thin ferromagnetic films so far has been given little attention, though the thermal t r e a t m e n t of films is always accompanied by recovery phenomena and various types of recrystallization. The thin films obtained by a n y method are non-equilibrium and stressed, have a great number of various types of defects and a comparatively inhomogeneous structure. The films obtained by evaporation crystallize with great thermodynamic supersaturations. When annealed the relieve of film stress takes place as well as the change of the character of defects, the formation of new grains and their growth. However, t h e peculiarities of the processes taking place in annealing ferromagnetic films when compared to those of bulk deformed metal specimens are practically unstudied. The aim of the present investigation is to study the regularities of recovery phenomena and recrystallization processes of thin nickel films obtained by evaporation in 10" 6 torr on polished amorphous quartz substrates a t temperatures ranging from 30° to 400 °C. 2. Experimental The description of t h e evaporation technique and the equipment used was given by us earlier ( S I R O T A , TBOFIMOVA 1969). The studied films were 1 0 0 0 to 1500 A in thickness. The initial material was 99.99% pure nickel. After evaporation the films were cooled to room temperature an then placed in a 10~e torr vacuum furnace in which the given annealing temperature was achieved during 3 — 5 minutes. The annealing took place at temperatures ranging from 100° to 500 °C. The study of annealing processes was carried out both at temperatures of isothermal annealing and at room temperature after heating to the temperature of annealing for a definite period of time and subsequent cooling. The changes of electrical resistance were measured by a R 306 potentiometer (SIBOTA, TROFIMOVA 1971). During annealing and after it electron diffraction patterns were taken by UEMV 100 A electron microscope. The annealing of films in this case took place directly in the electron microscope with help of a small resistance furnace installed in the film holder. The temperature was controlled by the current intensity in the furnace winding. The number of grains formed during recrystallization was calculated and the character of the diffraction rings controlled by electron diffraction patterns. We determined the change of the number of grains formed in recrystallization process by calculation of spots in diffraction lines of electron diffraction patterns. The technique used was to some extent analogous to the method of X-ray analysis (IVERONOVA) of crystal structure. 3. Results and discussions Figure 1 gives electron diffraction patterns of the films evaporated at substrate temperature of 130 °C. As seen from the given electron diffraction patterns in fact there are no spots due to the recrystallized grains on the Debye rings, the diffraction lines being broad and solid. During annealing a t 170 °C dotted reflexes are observed in solid interference line which indicate the beginning of initial recrystallization (Fig. l a ) . I n the course of further heating the number of spots in electron diffraction lines a t first increases and then starts to decrease. This stage corresponds to accretive recrystallization.

The Investigation of Recrystallization Processes of Ni Films

1111

Fig. 1. Electron diffraction patterns of nickel films (TVibstrate = 130 °C) before and after annealing at 170 °C. a — before annealing; b — 10 minutes of annealing at 170 °C; c — 1 hours 15 minutes at 170 °C; d — 2 hours 4a minutes at 170 °C

Just after evaporation the spots indicative of the presence of grains of initial recrystallization are seen in the lines of electron diffraction patterns of films evaporated at 200 °C (Fig. 2). The subsequent annealing at 200 °C in less than 60 minutes is followed by some increase in the number of recrystallized grains and when the exposure is longer the number of recrystallized grains decreases. As seen from Figure 3 the change of annealing temperature takes place together with the change of the width of the lines in electron diffraction pattern (curve 1), while the annealing at temperatures up to 100 °C slightly affects the line width Ab and the number of recrystallized grains n (curve 2). As a result of subsequent heating at temperatures ranging from 150—350 °C increase of Ab, n and relative electrical resistance increment AQTIQT (curves 3, 4) take place.

1112

N . N . SIROTA, ZH. P .

0

TROFIMOVA

d

Fig. 2. Electron diffraction patterns of films (T,ubstrate = 200 °C) before and after annealing at 200 °C. a — before annealing; b — 15 minutes at 200 "C; e — 1 hour at 200 °C; d — 3 hours at 200 °C

Annealing at higher temperatures leads to a decrease of the given charakteristics. From Figure 3c it is seen that the observed change of Q is proportional to Ab at all temperatures of annealing. On the other hand at temperatures of annealing above 150 °C the shape of the curves of electrical resistance changing against temperature of annealing measured both at temperature of annealing (Fig. 3 curves 3, 4) and at room temperature (curve 5) is similar to that of the change of the number of recrystallized grains n (curve 2) against the temperature of annealing. Some correlations between the number n of recrystallized grains in the volume unit and the change of AQI/QI (Fig. 3b) can be noted. We already reported on the kinetics of the relative change of specific resistance of nickel films evaporated on

1113

The Investigation of Recrystallization Processes of Ni Films

quartz substrates with temperatures equal to 200 °C at different temperatures of isothermal annealing ( S m o T A , TBOFIMOVA 1 9 7 1 ) . The data published earlier are in good aggreement with the results of the present paper (Fig. 3). Figure 4 gives the curves of relative change of nickel film resistance in the process of isothermal annealing at 350 °C against the time of annealing. At this temperature the resistance of the film increases continuously (curve 1). On being exposed for an hour at 350 °C the film was heated during three minutes to 400 °C. During exposure at 400 °C the decrease of resistance takes place (curve 2). Electron diffraction measurements of the number of recrystallized grains and the line width (220) carried out showed that in the course of isothermal annealing at 350 °C the number of grains and the line width increase (curves 3, 5), which corresponds to initial recrystallization. Then a sharp rise of temperature up to 400 °C results in the development of secondary recrystallization during which R, n, Ab decrease (curves 2, 4, 6). The correlation observed in the change of

10 5/lb

n

(rad)

Fig. 3. The change of the Debye line (311) (1), of the number n of recrystallized grains Q

(2) and of the reduced electrical resistance increment

TZI

b —the change of

= —

-

ET

at tempeT «TTi ratures of annealing after 3 hours (3) and 1 hour of annealing (4). The change of specific electrical resistance at room temperature (5) vs temperature of annealing. The exposure at each temperature is one hour 0 T Ti — electrical resistance at the initial moment of isothermal exposure (annealing) e T r — electrical reisstance at r, isothermal annealing, e

va n, c — the correlation between the change of e and Ab eT (10' J6(rad) read 10» Jft(rad))

1114

N . N . S r a o T A , Z H . P . TROFIMOVA

Fig. 4. The change of electrical resistance (1) of the number of recrystallized grains (3) and of the line width of the Debye line (220) (5) in the process of annealing at 350 "C and subsequent annealing at 400 °C (2, 4, 6) (10® Ab (rad) read 10a Ab (rad))

width of interference line Ab, the number n of recrystallized grains and electrical resistance in the experiments carried out can prove the fact that the electron scattering in films occurs in lattice distortions in crystallites and their boundaries. Figure 5 shows the change of specific electrical resistance of films (curve 1) and the change of width of diffraction lines (220), (311) (curve 2) in electron diffraction patterns of nickel films against the temperature of substrate in evaporating. From Figure 5 b it is seen that practically linear increase of specific resistance of film corresponds to the increase of line width (220). At substrate temperatures less than 200 °C there are no reflexes due to recrystallized grains on the Debye lines of electron diffraction patterns. Some decrease of line width and specific electrical resistance when the substrate temperature changes from 100 to 300 °C can be associated with the phenomenon similar to recovery process, which takes place when a bulk deformed specimen is heated. The subsequent increase of Ab and g can probably be caused by the appearance of notable stress and distortion on the boundaries of the grains formed in the process of film recrystallization. Figure 6 (a, b) shows the change of diffraction line width (Fig. 6a) and that of the number of recrystallized grains (Fig. 6b) in films evaporated at 130 °C against the time of annealing at 100°, 130°, 150°, 170° and 200 °C. During annealing the solid Debye lines show reflexes caused by recrystallized grains.

1115

The Investigation of Recrystallization Processes of Ni Films

40

30

1

20

6

4

g

70

2 100

150

200

250

300

350

WO

T(°C) Fig. 5. T h e change of electrical resistance e (curve 1) and t h a t of t h e Debye line (curve 2) vs the temperature of t h e substrate ( 1 0 ' Ab (rad) read 10 3 Ab (rad)) • - line (311) • - line (220) b - change of e vs t h e change of Ab

The lower the temperature of annealing, the longer the incubative period. The emergence of reflexes is indicative of the appearance of grains, that is of the beginning of initial recrystallization. The number of initially formed recrystallized grains does not change after an hour's exposure at temperatures of annealing of 100° —150 °C. At 170 °C the incubative period decreases up to 10 minutes, the number of reflexes increases with time of annealing. In 70 minutes the initial recrystallization is over and secondary recrystallization begins in the course of which the total number of recrystallized grains decreases.

t(min) Fig. 6 a

1116

N. N. Sirota, Zh. P. Trofimova

Fig. 6 b Fig. 6. The change ot the number n of recrystallized grains (a), of t h e reduced increment of the line width (220) SJb (b) vs the time of annealing a t 100°, 130°, 150°, 200 °C (^substrate = 130 °C)

The rise of temperature of annealing up to 200 °C results in the appearance of reflexes in as long as 5 minutes and then their number decreases with time due to secondary recrystallization. At temperatures of annealing of 100 and 130 °C at first we observe the decrease of the width of diffraction line. Analogous with the bulk deformed material these phenomena can be called recovery process. Then during further exposure at 130 °C the diffraction line broadens again, this can be caused by the appearance of recrystallized grains and stress in their boundaries. With enlargement of grains in the moment of reflex appearance due to sufficiently large recrystallized grains the line width decreases and then changes according to the change of their total number. The rise of the temperature of annealing leads to decrease of time of recovery process and secondary recrystallization. At temperatures equal to 150° and 170 °C we observe but one period, in the course of which broadening of lines takes place, but no grains appear. At 200 °C secondary recrystallization is noted in which the decrease of number of recrystallized grains and that of the width of diffraction lines take place. 4. Conclusions The experiments carried out make it possible to conclude that the process of recrystallization in thin nickel films is performed in the same way as in bulk deformed nickel (Gorelik). Unlike bulk nickel distortions of crystal lattice of films take place in evaporating. The substrate temperature in obtaining films influences greatly the character and the course of transformations in isothermal annealing. The obtained results are of great interest in working out scientific principles for creating optimum conditions in preparing films with stable characteristics.

The Investigation of Recrystallization Processes of Ni Films

1117

References G O R E L I K , S. S.: in „Rekristallizatsiya metallov i splavov", Moscow 1967, p. 363 IVEBONOVA, V. I.: Zavodskaya laboratoriya 8, (2) 187 (1939) SIROTA, N. N., TROFIMOVA, Z H . P . : in „Mekhanizm i kinetika kristallizatsii", Minsk 1969, p. 210 S r a o T A , N. N., TROFIMOVA, Z H . P . : in „Kristallizatsiya i fazovye prevrashcheniya", Minsk 1971, p. 146

Authors'1 address-. Prof. Dr. N. N. S I R O T A Z H . P . TROFIMOVA

Institute of Physics of Solids and Semiconductors Belorussian Academy of Sciences Minsk, GSP, Podlesnaya 17 USSR

(Received May 2, 1972)

Kristall und Technik

10

1972

1119-1125

A. L t j f t Deutsche Akademie der Wissenschaften zu Berlin, Zentralinstitut für Festkörperphysik und Werkstoiforschung, Dresden

Elektronenmikroskopische Beobachtung von Zonenachsen-Interferenzmustern in verbogenen Molybdänfolien1)

Es wird über Vielstrahlinterferenzmuster bei 150 und 200 kV berichtet, die in kuppeiförmig gewölbten, einkristallinen Molybdänfolien beobachtet werden, wenn der Elektronenstrahl parallel zu niedrig indizierten Zonenachsen einfällt. Mögliche Anwendungen werden diskutiert. The paper reports on many beam patterns at 150 and 200 k V observed in saucershaped single crystal molybdenum foils if the incident electron beam is parallel to a low index zone axis. Feasible applications are discussed.

1. Einleitung

Bei der Durchstrahlung keilförmiger und/oder gebogener Metallfolien im Elektronenmikroskop werden Extinktionskonturen beobachtet, deren Entstehung auf der dynamischen Wechselwirkung der einfallenden Elektronen mit dem Gitterpotential beruht (vgl. Hirsch et al.). Das Studium von Extinktionskonturen ist für die dynamische Theorie der Elektronenbeugung bedeutsam, weil durch Anpassung der berechneten Intensitätsprofile bzw. zweidimensionalen Intensitätsverteilungen an die experimentell beobachteten Informationen über die komplexe Potentialfunktion des durchstrahlten Kristalls erhalten werden können. Die meisten Untersuchungen beziehen sich auf den Zweistrahlfall bzw. auf die Anregung nur systematischer Reflexe. Die vorliegende Arbeit berichtet über Vielstrahlinterferenzmuster, die in gewölbten einkristallinen Molybdänfolien beobachtet werden, wenn der Elektronenstrahl parallel zu niedrig indizierten Zonenachsen einfällt. Die Untersuchungen wurden in Elektronenmikroskopen vom Typ JEM-150 und JEM-200 bei Strahlspannungen von 150 kV und 200 kV durchgeführt.

2. Zur Entstehung von Biegekonturen und ZonenachsenInterferenzmustern

Die Durchstrahlung einer einachsig gekrümmten Folie ist in Figur 1 schematisch dargestellt. An den Orten A und A sei die Bragg-Bedingung für die Reflexe *) Vorgetragen auf der Arbeitstagung „Elektronenmikroskopie" vom 18. bis 20. Januar 1971 in Berlin, D D R .

1120

A . LUFT

(hkl) und (hkl) exakt erfüllt, d. h., der Beugungsfehler s = 0. Bei gleichmäßiger Krümmung variiert s etwa linear mit dem Ort. Außerhalb A und A ist s > 0, innerhalb dagegen ist s < 0. Daher erscheinen in der Hellfeldabbildung zwei parallele Extinktionskonturen, deren Abstand L durch den Krümmungsradius und den Bragg-Winkel bestimmt ist. Das Intensitätsprofil entspricht der Rokkingkurve des Kristalls und besitzt bei nicht zu großen Foliendicken ausgeprägte Nebenmaxima und -minima. Unter Berücksichtigung der Absorption liefert die

Dunkelfeldbild (gestrichelte Linie)

Zweistrahltheorie in Übereinstimmung mit dem Experiment für die direkte Welle (Hellfeldbild) eine asymmetrische Rockingkurve mit stärkerer Absorption für s

Fig. 2. Biegekonturen zur [1201-Zonenachse Strahlspannung U = 200 kV

von einer gewölbten

Molybdänfolie.

Figur 3 und 4 zeigen typische Vielstrahlinterferenzmuster für Elektroneneinfall längs der hochsymmetrischen Zonenachsen ? 1

• y>\ ! —J a sin sin y>l

8

+ (90 - 0 H l )

(9)

l-(90°-&Hl) Ys hpq

1fq =

V

=

+

(10) y„ kp kg

+

+ yn + y13 (kp

yw lp lq

+ Yn. (hp kg + hq kp)

(lp hg + lq hp)

+

lq + kq lp)

I /(Ys K + Y» kl + Yio + 2 yu hplp + 2 y12 hpkp + 2 y13 kp lp) x X (y 8 + y» kl + y1011+2 yn hg lg + 2 y12 hqkq + 2 y13 kq lp) (11)

berechnet, p und q sind Zahlen zwischen 1 und 4 und bedeuten die Indizes der Vektoren Hx, H2, H3 und Ht. Alle Oktanten des ^ - R a u m e s werden durch die Verbindung des Uberganges H x -> — H 1 mit der Vorzeichenvariation erfaßt. Übergänge, bei denen sich H i nicht ändert (0 ->- — 0) werden ausgeschlossen.

Computergesteuertes Zeichnen stereogr. Lrojektionen von Kossel-Linien

1159

Der Automat hat alle Gruppen Hv I, rv r2, des vollständigen Relexsystems gespeichert. Bei der Berechnung der H1 werden diese Gruppen nach der Intensitätsstärke geordnet. Auf einem 8-Kanalband werden diese Gruppen als Datenstreifen für das Zeichenprogramm gelocht. 4. Zeichnung stereographischer Projektionen von Kossel-Linien Ein automatengesteuertes Zeichengerät (Plotter) kann das Stereogramm vollständig zeichnen und auch indizieren. Bezugsachse für die Winkel oju1 ist die negative «/-Achse des kartesischen (x, y)-Koordinatensystems (Fig. 3). Die Kreise werden so gezeichnet, daß nur der innerhalb des Grundkreises vom Feldradius R befindliche Teil im Stereogramm erscheint. Ein Streckungsfaktor gestattet das Strecken bzw. Verkürzen des gesamten Stereogramms (Ausschnittsstereogramme). Die für das Zeichnen der Kreise benötigten Größen berechnen sich aus

x = r2 sin cu + rx cos oc

(12)

y = — r2 cos co + rx sin oc

(13)

= (z2 + 2/a)1/2

(14)

x ist ein beim Zeichnen zu durchlaufender Winkel (Fig. 3). Aus dem Kreisumfang 2 n r1 des jeweils zu zeichnenden Kossel-Kreises und einer durch den Plotter bedingten optimalen Schrittweite wirdeine Zahl der paarweise zu berechnenden Kreiskoordinaten berechnet. Zur besseren Unterscheidung der KosselKreise besteht die Möglichkeit, einzelne Kreise farbig zu zeichnen. Bei sehr vielen Kossel-Kreisen wird das Stereogramm zu dicht und die Indizierung sehr unübersichtlich. Unter Verwendung eines Steuerstreifens kann eine Zerlegung in mehrere einfachere „Unterstereogramme" erfolgen. Die manuelle Zeichnung eines Kossel-Stereogramms ist sehr zeitaufwendig und erreicht keinesfalls die geforderte Genauigkeit, wenn es sich um Kubizitätsabweichungen (z.B. tetragonale Verzerrungen) handelt und die Größe dieser Abweichungen ermittelt werden soll. Für das Zeichnen eines Stereogramms mit 60 bis 100 Kossel-Kreisen benötigt die benutzte Rechenanlage 6 bis 15 Minuten. Für das automatische Indizieren der Kossel-Kreise verlängert sich die Rechenzeit um maximal 20%. Der Mehraufwand an Rechenzeit ist bedeutungslos, da das Indizieren bei einfacheren Stereogrammen höchstens 1,5 Minuten und bei komplizierten Stereogrammen maximal 4 Minuten länger dauert als das Zeichnen nichtindizierter Stereogramme. Wird die automatische Indizierung in einem Schritt zu unübersichtlich, dann kann man sich so helfen, daß das Stereogramm in einfachere „Unterstereogramme" zerlegt wird, deren Indizierung natürlich automatisch erfolgt. Die Benutzung des Streckungsfaktors und die Verwendung des Steuerstreifens zur „Lichtung" sind dazu wertvolle Hilfsmittel. Man kann beispielsweise vom Automaten zwei einfachere nichtindizierte „Unterstereogramme" zeichnen lassen, die endgültige Indizierung von Hand läßt sich dann sehr schnell unter Verwendung der von Rechenautomaten hergestellten indizierten „Unterstereogrammen" durchführen.

1160

H . J . ULLRICH, K . T H I E L E , S . DÄBRITZ, H . SCHREIBER, K . GÖTZE, F .

FEDLHOFER

5. Beispiele Mit den beschriebenen Programmen können Stereogramme für kubische, tetragonale, rhombische, rhomboedrische, hexagonale und monokline Substanzen gezeichnet und indiziert werden. Unter Verwendung dieser Programme wurden bisher für eine Keihe von Substanzen Stereogramme angefertigt, unter anderem für Cu Ni Fe (krz und kfz) Co (hex. und kub.)

FeAl (auch tetragonal verzerrt) MgZn 2 (hex.) FeCrNi-Legierungen Austenit

Interessant und näher erwähnenswert erscheint hier das Beispiel FeAl (ULLEICH, SCHULZE).

5.1 Beispiel FeAl Deformationen von Kristallgittern haben einen entscheidenden Einfluß auf die physikalischen Eigenschaften von Festkörpern. Es ist deshalb von größtem Interesse, die dadurch hervorgerufenen Symmetrieerniedrigungen qualitativ und quantitativ zu erfassen; z.B. tetragonale Verzerrungen kubischer Substanzen zu bestimmen. FeAl kristallisiert bei vollständiger Ordnung im CsCl-Typ. Figur 4 zeigt das Stereogramm des vollständigen ßeflexsystems der F e - K a r Linien von FeAl am [011]-Pol. Figur 5 a zeigt ein Kossel-Diagramm des kubischen FeAl symmetrisch zum [011]-Pol und Figur 5b das zugehörige vom Automaten gezeichnete Ausschnittsstereogramm mit einem Streckungsfaktor von st = 5,96. Besonders charakteristisch für die Aufnahme ist das Vorhandensein von Vielfachschnitten der Kossellinien. So gibt es je 4 Punkte auf dem Umfang des 022-Kreises, in dem sich fünf F e - K a r bzw. Fe-K« 2 -Linien exakt schneiden (z.B. 112, 101, 110, 121, 022). I n der Mitte der Aufnahme liegen 6 sogenannte Dreierschnitte (z.B. 002, 101, 101). I m folgenden soll gezeigt werden, daß die erwähnten Fünfer- und Dreierschnitte nur bei Vorhandensein eines kubischen Kristallgitters auftreten können und deshalb ein eindeutiges Kennzeichen für die Kristallsymmetrie darstellen. Kleine Abweichungen von der kubischen Symmetrie lassen sich am Auflösen der Schnitte erkennen. Aus der Laueschen Interferenzbedingung = h ,

(15)

wobei s 0 die Einfallsrichtung des Röntgenstrahls, s den gebeugten Strahl und % einen Vektor im reziproken Gitter bezeichnen, ergibt sich mit \s\

= |?0| = 1

die Gleichung des Kosseikegels =

¿i

(16)

C o m p u t e r g e s t e u e r t e s Zeichnen stereogr. P r o j e k t i o n e n v o n K o s s e l - L i n i e n

1161

STEREOGRAMM FEAL CKUB) AM C01D-P0L A - B - C - 2 . 9 0 7 5 A LA(FE)-1.?37A

Fig. 4. Stereogramm des vollständigen Reflexsystems der FeK«i-Linien von FeAl am [Oll]-Pol —>

h stellt die Achse und s einen Vektor in der Mantelfläche dar. Das vollständige Reflexsystem d. h. alle in einem Gitter durch Anregung der Wellenlängen auftretenden Interferenzkegel, wird durch das Gleichungssystem Ii

=

(17)

beschrieben. Ein Vielfachschnitt liegt dann vor, wenn 3 oder mehr Kegel einen gemeinsamen Mantelvektor s' besitzen, da alle Kegelspitzen mit der Röntgenpunktquelle im Kristallgitter zusammenfallen. Die Diskussion der Vielfachschnitte

Computergesteuertes Zeichnen stereogr. Projektionen von Kossel-Linien

1163

läuft somit auf die Lösung des Gleichungssystems (17) hinaus, welche sich in der Form H s - t = 0

(»«

(18)

schreiben läßt. Ist i > 3, so ist das Gleichungssystem überbestimmt. Lösungen existieren nur dann, falls sich unter den Gleichungen linear abhängige befinden. Daher beschränken sich die weiteren Betrachtungen auf drei Reflexe. Das Gleichungssystem (18) ist inhomogen, daher lauten die beiden Lösbarkeitsbedingungen : 1. det H = 0 (Schnitte 1. Art) 2. det H = 0 (Schnitte 2. Art). Schnitte 1. Art: Die Vektoren ht sind linear unabhängig, d. h. nicht komplariar. Das Gleichungssystem ist lösbar und besitzt genau eine Lösung, d. h. in einer bestimmten Raumrichtung s' tritt ein Vielfachschnitt auf. s' wird eindeutig durch die Aj (abhängig von den kristallographischen Indizes sowie den Gitterparametern) und die Wellenlänge Xt bestimmt. Sind die Indizes und die Wellenlängen der Linien, die einen solchen Schnitt bilden, bekannt, so kann zumindest im kubischen Fall die Gitterkonstante a bestimmt werden. Denn hier besitzen die Vektoren ht in den drei senkrecht aufeinanderstehenden Koordinatenrichtungen des reziproken Gitters die Komponenten hja, k^a und lt\a (h, k, l) sind die Laueschen Indizes der beugenden Netzebene). Das Gleichungssystem (18) lautet dann A«

h

+

h

«

4

+

+

2

4

h

s

+

=

3

^

h i

+

^

+

k

(i

= 1 • • • 3)

i

=

In nichtkubischen Gittern mit n Kristallparametern benötigt man n unabhängige Schnitte 1. Art. Ein einzelner Schnitt liefert nur Beziehungen zwischen den Parametern, z.B. im tetragonalen System h

i s 1 +T

i

1

k s\

«s 2 +T i

l

i

+

sl

+

i

i

s sl

3=

3

=

2 \o

% ( %2 +

a%2

1

+

c%2 /\

(20)

1

Bei einer von vornherein nicht bekannten Phase (z.B. Einschluß) erhält man die Wellenlänge aus dem Röntgenemissionsspektrum des untersuchten Probenpunktes mit dem Elektronenstrahl-Mikroanalysator. Aus der quantitativen Elektronenstrahl-Mikroanalyse folgt ein Vorschlag für den Gittertyp. Damit läßt sich das Stereogramm zeichnen und die Linienindizierung finden. Schnitte 2. Art: Das Gleichungssystem det H = 0 besitzt nur Lösungen, und zwar dann unendlich viele, falls Rang H = Rang H*

Fig. 5a. Kossel-Aufnahmen des kubischen FeAl symmetrisch zum [011]-Pol Fig. 5 b. Ausschnittsstereogramm von FeAl am [011]-Pol

a = 6 = 2 • 9075 A, c = 2 • 9220 A

Computergesteuertes Zeichnen stereogr. Projektionen v o n Kossel-Linien

1165

ist. Die Matrix H* ist die durch den Vektor v erweiterte Matrix H. Aus dem Verschwinden der Determinante folgt, daß die Vektoren h t komplanar sind und damit der Gleichung Z P f % = 0 »=i (Pf = negative und positive ganze Zahlen)

(21)

genügen. Für die 4 Kristallsysteme kubisch, tetragonal, hexagonal und rhombisch müssen damit die Summen der Komponenten verschwinden. (21) reduziert sich, unter Weglassung der konstanten Faktoren, damit auf k Pih i=1

= 0

z p(kt t=1

= 0

z Pili i=1

= o

(22)

Die Lösbarkeitsbedingung Rang H = Rang H * soll für Rang H = 2 untersucht werden (Rang H = 3 entspricht einem Schnitt 1. Art und Rang H = 0 sowie Rang H = 1 sind trivial). Rang H = 2 heißt, daß alle 3-reihigen Unterdeterminanten von H verschwinden. Zum Beispiel entwickelt für die 1. Spalte ergibt sich: [k2 l3 -

yA?

l2 k3] -

£ h\ ft l3 -

1, h] + y

¿1 [k, l2 -

l, k2] = 0

(23)

oder allgemein: Z P i k k = 0.

(24)

i=l

Hieran erkennt man, daß die Koeffizienten Pt sich über die Unterdeterminanten von H berechnen lassen. Sind für Vektoren ht die Gleichungssysteme (22) und (24) erfüllt, so existieren mindestens 2 Dreifach- (oder Mehrfach-)-Schnitte. Die im Prinzip unendliche Mannigfaltigkeit der Schnitte wird durch die Braggsche Bedingung eingeschränkt. Für den Fall des kubischen Gitters wird (24) zu 2

Piliß*

+

+ l*) = 0

(25)

2o) a n einem vorgegebenen Bezugspunkt (y0, z0) der gleichen Wellenfläche. Dieser Zustand soll als phasenhomogen bezeichnet werden. Eine geringfügige Abweichung wird durch die unterschiedliche Ausbreitungsgeschwindigkeit der Wellen in Gebieten ortsabhängiger optischer Dichte verursacht, im folgenden jedoch nicht beachtet. Mit wachsender Frequenz des Injektionsstromes ändert [ttj tt2] seinen Wert und liefert ein Maß für die Inhomogenität der Phase (?)=>pj, wobei dann (?) ein ebenfalls kohärenzmäßig stabilisiertes Zwtschenzustandsgitter ist. Auch bei isothermen Auslagerungen der genannten &-Cu-Zn-Kristalle im Gebiet höherer Temperaturen T ist der Effekt der KohärenzstaCilislerung zu beobachten. Bei T ¡S 230 °C heterogenlsieren sie sich (Flg. 1) diffusionsmäßig In Zn-reichere Bereiche

Fig. 1. Phasenhexagon zur isothermen Auslagerung von metastabilen ßj-Cu-ZnMischkristallen Auf dem Gegenuhrzeigerweg entstehen die Keime des a-£ltters, die anschlleBend auf Kosten von ß j wachsen. Gitterkohärenz bleibt auch zwischen ß^ und et bestehen! ßj" (dies bedeutet StabllltätswH«»" n und Zn-ärmere Beieiche £ (dies bedeutet Stabilitätsschwund l>. Trotzdem bricht die CsCl-Struktur der Ausga^gsmatrlx ß^ in den letzteren nicht zusammen, da zwischen ihnen! und den stabileren ^-Bereichen gittermäßige Kohärenz erhalten bleibt. Eine bei isothermer Auslagerung eintretende Zn-Abnahme wirkt auf das ßl~Gltter ähnlich wie eine Temperaturabnahme, so daß der Übergang (J2 d*m oben erwähnten diffusionslosen Tieftemperatur-Übergang ähnelt und das (^-Gitter als Übergangsgitter auf dem Wege zum kub.flz. Gitter der «-Phase Infolgedessen ein (nur stärker gestörtes) (V'-Gitter darstellt. Der Übergang 02=*' ot verläuft versetzungsdissoziatlv, also ebenfalls (zumindest fast) diffusionslos, so daß zwischen allen Gittern des Phasenhexagon* (Flg. 1), soweit sie gleichzeitig auftreten (FrUhstadlum der isothermen Reaktion) strenge Kohärenzbeziehungen bestehen. Diesen aber verdanken ß j , ¡} J' und wahrscheinlich auch Ihre Existenz; fUr sich allein könnten sie nicht existieren, sie würden zusammenbrechen. LITERATUR KUNZE, G.: Z. Metallkunde £3, 329, 3M, S66 (1962) KUNZE, G.: Z. Metallkunde 277, 307, 405 (1964) (Eingegangen am 17. Oktober 1972) Anschrift des Verfassers: Prof. Dr. G. KUNZE Krlstallographlsche Abteilung am UlaeraloglsolMB bstltut der Technischen Universität Hannover 03 Hannover Weifengarten 1

K r i s t a l l und T e c h n i k

7

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1972

K 121 - K 126

Buehbesprec G. TURRELL Infrared and R» m «n 8ne«tr» of r.nmi*1. 366 Seiten, £ 8.50 Academic Press, London and New York 1972

Der Fachwelt steht eine größere Zahl von Monographien Uber das Schwingungsverhalten Isolierter Molekeln zur Verfügung. Es existiert aber kein vergleichbares Werk, das in geschlossener Form die wesentlichen Grundzüge der Schwingungseigenschaften kristalliner Substanzen behandelt. DleBe LUcke zu schließen war offensichtlich das Ziel des bekannten Autors. Der behandelte Stoff ist in 8 Kapitel aufgegliedert. Die ersten beiden Kapitel "Molecular Vibratlons" und "Molecular Symmetry" vermitteln in straffer, aber gut lesbarer Form, die Grundlagen Uber das dynamische Verhalten und die Symmetrieeigenschaften der Molektilschwingungen. Sie können auch dem mit dieser Materie weniger vertrauten Leser als erste Einführung in die theoretischen Zusammenhänge der MolekUlschwingungen empfohlen werden. Der Verfasser bedient sich - wie auch in den Übrigen Kapiteln - der modernen Matrixschreibweise. Die beiden folgenden Kapitel sind der Gitterdynamik, und der Kristallsymmetrie gewidmet. Hier werden die notwendigen Grundlagen behandelt, deren Kenntnis für die Interpretation und Deutung der Schwingungsspektren fester Verbindungen eine wesentliche Voraussetzung ist. Um das gegenseitige Verstehen zwischen Kristallographen und Spektroskopikern zu erleichtern, erfolgte die Kennzeichnung der Raumgruppen nebeneinander nach der internationalen Systematik (Hermann-Mauguin-System) und nach der Schönflies-Systematik. Das folgende Kapitel behandelt auf der Basis der klassischen elektromagnetischen Theorie spezielle Fragen der Wechselwirkung zwischen Kristallschwingungen und elektromagnetischer Strahlung. Genannt seien: Absorption und Reflexion von Strahlung, dielektrische Dispersion, Infrarotdichroismus, Ramanstrahlung. Als besonders gelungen kann das Kapitel 6 angesehen werden, das der Bestimmung von Kraftfeldern und Strukturen vorbehalten ist. Es kntipft an Kapitel 1 an und behandelt Probleme der Gitterschwingungen auf der Basis der FG-Matrix-Methode. Auch die Wasserstoff!)rückenb Ladung findet hier ausreichende Berücksichtigung. Das ist zu begrüßen, zumal experimentelle Studien Uber H-Brllcken in kristallinen Verbindungen wesentlich zum Verständnis der Natur dieses Bindungstyps beigetragen haben. Einen relativ umfangreichen Raum des Buches nimmt die Behandlung der Schwingungseigenschaften polymerer Stoffsysteme ein. Herausgestellt sind die Schwingungseigenschaften unendlicher und endlicher Ketten sowie kristalliner Polymerer, ferner der Einfluß der Wechselwirkungen zwischen den Ketten und die Besonderhelten solcher Ketten mit HelixAnordnung. Dieser Abschnitt spricht besonders den großen Kreis derer an, die sich mit Strukturproblemen hochmolekularer Systeme befassen, vor allem auch die Biochemiker. Den Abschluß bildet eine recht ausführliche Betrachtung von Spektren solcher Kristalle, die verunreinigt sind oder die bestimmte gezielte Zusätze enthalten. Im Vordergrund steht die Interpretation des Wechselspiels im Wirt-Gast-System, aber auch des lokalisierten Schwingungsverhaltens der Fremdsubstanz im Gitter der Grundsubstanz.

K 122 Der Wert der einzelnen Kapitel wird erhöht durch einen sorgfältig zusammengestellten 50 Selten umfassenden Anhang. Aufgenommen sind hier auch jeweils ein Abriß Uber die G-Matrix-Elemente der Valenz- und Deformations-Koordinaten und Uber die Berechnung von Kraftkonstanten. Druck und Ausstattung des Buches sind vorzüglich. Der "Turrell" kann allen Interessierten Lesern ohne Einschränkung empfohlen werden. G. GEISELER

H. BANK Aua der Welt der Edelsteine 192 Selten mit 106 z . T . ganzseitigen Farbfotos, Format 18 x 24 om, Leinen, DM 48, — Umschau Verlag, Frankfurt/Main u. Pinguin Verlag, Innsbruck 1971

In gelungener Verbindung von klarem Text und In kaum zu Überbietenden Abbildungen von nahezu vollkommener drucktechnischer Schönheit liegt hier ein Edelsteinbuch vor, das selbst ein "Edelstein" in der Hand des Lesers und Betrachters ist. Von einem der besten Fachkenner verfaßt, bietet es dem Laien wie dem Fachmann eine FUlle interessanten Fachwissens, gemischt mit historischen Einblendungen Uber berühmte Edelsteine und auch Uber die "Magie" dieser Edelsteine. Die einzelnen Kapitel befassen sich mit der Entstehung, dem Vorkommen, der Prospektion, der Gewinnung (Abbau und Aufbereitung) sowie den wichtigsten Eigenschaften und Merkmalen (strukturell, chemisch und physikalisch) der Edelsteine. Die didaktisch gelungene Darstellung wird durch Tabellen Uber die Systematik und die Merkmale der Edelsteine gut ergänzt. Es wird Uber die Bearbeitung der Edelsteine, Uber ihre Farbveränderungen, Uber Nachahmungen und Edelsteinuntersuchungen ebenso Interessant berichtet wie in einem ausfuhrlichen Kapitel Uber die Verwendung der Edelsteine nach Art und Zweck, von der Beligion und- Mystik Uber dynastische Verwendungen, Verwendung als Schmuck bis hin zu technischen Zwecken und zur bloßen Wertanlage erfährt der lieser viel Neues, Interessantes und teilweise Faszinierendes. Schließlich sind die Edelsteinvorkommen der Welt auf speziellen Karten und die regionale Verteilung der wirtschaftlich wichtigsten Edelsteinvorkommen textlich dargestellt. Ein kurzes Verzeichnis deutsch- und engllschsprachlger Fachliteratur sowie ein Schlagwortregister beschließen die Darstellung. Dieses Buch wird wohl jeden fUr die Schönheit empfänglichen Menschen unmittelbar ansprechen und ihm mit der Freude beim Anschauen und Lesen viele Anregungen vermitteln. Besser kann man gar nicht mit Genuß lernen! Wer zu diesem Buch noch "Das große Mineralienbuch" von J . Ladurner und F . Purtscheller aus dem gleichen Verlag erwirbt, der hat alles, was man braucht, um sich fUr die kristallisierte Materie zu begeistern. Kh. LÖHS

K 123 J . LADURNER, F . PURTSCHELLER Das große Mine rallenbuoh 2. durchgesehene Auflage, 200 Selten, 98 Abbildungen mit Härte- und Bestimmungstabellen, Format 18 x 24 cm, Leinen, DM 29,80 Umschau Verlag, Frankfurt/Main und PlngulnVerlag, Innsbruck 1971

Ermuntert durch den Erfolg des Bgndchens "mein kleines Minerallenbuch" (innerhalb von zwei Jahren Ober 50 000 Exemplare) wird von den Autoren nunmehr eine Einführung in die Mineralogie vorgelegt, die sowohl durch die Art der Darstellung als auch durch die hervortagende Ausstattung mit bewunderswerten Farbdrucken und sauberem Schrift- und Formelsatz besticht. Der einzige Wermutstropfen kommt vom Buchbinder, der die Farbfotos nicht sehr fest eingefügt hat und der Benutzer dadurch gezwungen wird, "nachzukleben". Die ersten fünfzig Seiten des Buches sind eine gelungene Einfahrung in die Grundlagen der Mineralogie. Es wird Uber Form und inneren Aufbau der Minerale, ihre Symmetrieeigenschaften, die sieben Kristallsysteme, Uber Härte, Farben sowie gesetzmäßige Verwachsungen von Mineralien didaktisch gekonnt berichtet. In kurzen, aussagekräftigen Abschnitten findet der Leser Wissenswertes Uber synthetische Minerale, optische Erscheinungen, Entstehung und Systematik der Minerale sowie Uber die Bezeichnungsweise von Kristallflächen. Auf weiteren achtzig Seiten folgen ausfuhrliche Mineralbeschreibungen, unterteilt In Elemente, Sulfide, Halogenide, Oxide und Hydroxide, Sauerstoffsalze mit Sauerstoff in Dreierkombination (Nitrate, Carbonate, Borate), sodann die Klasse der Sulfate, Chromate, Molybdate und Wolframate, die.Klasse der Phosphate, Arsenate und Vanadate sowie die umfangreiche Klasse der Silikate. Einige Hinwelse fUr Sammler, einfache chemische Untersuchungen, ferner Erläuterungen von Fachausdrucken sowie Härteund Bestimmungstabellen und der Entwurf eines Inventur- oder Karteiblattes fUr den Minerallensammler beschließen den Text, dem noch ein Schlagwortregister angefügt ist. Die rundum gelungene Darstellung sowie Breite und Tiefe des Gebotenen heben dieses Buch Uber eine populärwissenschaftliche Publikation fUr Mineralienfreunde weit hinaus. Der Fachmann wird dieses Buch ebenso mit Freude und Gewinn zur Hand nehmen, wie die nur am Rande mit den Mineralien befaßten Wissenschaftler. Dem Buch ist eine weite Verbreitung zu wünschen. Weitere Auflagen dürften für dieses Mineralienbuch so gut wie sicher sein. Kh. LÖHS

K 124 J . - H . SCHARF (Herausgeber) Physik und Chemie der KriataUoberfläche Vortragstagung vom 8. bis 10. Oktober 1966 In Halle VI/446 Selten, 30 Tabellen, 220 Abbildungen, 442 Literaturzitate. Plastikband M 59.Johann Ambrosius Barth, Leipzig 1969

In der Begrüßungsansprache zur Eröffnung der Tagung wurde zum Ausdruck gebracht, daß sich In der Kristallforschung "In der schönsten Weise Physik, Chemie, Mineralogie und physikalische Chemie - die Nahstellen in der Wissenschaft - begegnen". Die Thematik der Vorträge reicht In diesem Sinne von Atomanordnungen in Krlstalloberflächen Uber KristallwachBtum und Adsorption bis hin zur Katalyse. Der hohe Bang der Beiträge spiegelt sich wider in den Namen solcher Autoren wie W. BOAS, H. BETHGE, K.L. WOLF, I.N. ST RANSKI, R. KAISCHEW, W. KLEBER, A. NEUHAUS, E.W. MUUer, P.A. REHBINDER, P.A. THIESSEN u . a . , die zu den Schöpfern der Grundlagen der Vorgänge an Kristalloberflächen gezählt werden. Das bedeutet, daß der Stand unserer Kenntnis zum Zeltpunkt des Symposiums Uber die Oberfläche von Kristallen und die Vorgänge auf Ihnen in Übersichten, die die Ergebnisse der eigenen Untersuchungen enthalten, hervorragend wiedergegeben wird. So berichtet W. BOAS, Melbourne, Uber die "Atomare Struktur von Kristalloberflächen und Ihr Einfluß auf das Verhalten der Oberfläche", K.L. WOLF und P . - J . SELL, Marienthal, Uber "Die grenzflächeaenergetischen Grundgrößen (unter besonderer Berücksichtigung ihrer Anisotropie), H. BETHGE, Halle, Uber "Oberflächenstruktur und Kristallbaufehler", I.N. ST RANSKI, Berlin-Dahlem, Uber "Molekulare Vorgänge beim Kristallwachstum", R. KERN, Marseille, Uber "Kristallwachstum und Adsorption", R. KAISCHEW und E. BUDEVSKI, Sofia, Uber "Grenzflächenvorgäage bei der Elektrokristallisation", H. GERISCHER, MUnchen, Uber "Elektrochemische Reaktionen In der Oberfläche von Halbleitern", H.-J. MEYER, Bonn, zur "Oberflächendiffusion und oberflächennahen Diffusion auf Kristallen", W. KLEBER f , Berlin (DDR) Uber "Ergebnisse und Probleme der Epitaxie", A. NEUHAUS und M. GEBHARDT, Bonn, Uber "Epitaktische Reaktionsschichten auf Metallen", R. HAUL, Hannover, Uber "Physlsorption an Festkörperoberfläcken im Ultrahochvakuumbereich", K. MO LIERS, Berlin-Dahlem, Uber die "Untersuchung von Oberflächenstrukturen durch Beugung langsamer Elektronen", X.W. MÜLLER, University Park, Pa. USA, Uber "Feldelelctronm- und Feldionenmikroskopie als Untersuchungsmethode der Oberflächenphysik", G. HEILAND, Aachen, Uber "Reaktionen an reinen Halbleiteroberflächen", P.A. REHBINDER $, Moskau, Uber "Physikalisch-chemische Einwirkungen adsorbierter aktiver Zusätze auf die Prozesse der Deformation und des Bruches von Kristallen", P.A. THIESSEN, Berlin (DDR), Uber "Trlbochemische Vorgänge an Krlstalloberflächen", G.M. SCHWAB, München, Uber "Katalytlsche Wirkung von KristaUoberflächen".

K 125 Die Vortragssammlung stellt einen sehr guten Überblick dar und ermöglicht ein schnelle« Bekanntwerden mit wesentlichen Problemen dieses speziellen Teils der Kristallforschung. In einigen Fällen könnte ein Hinwels auf sowjetische Fachliteratur nützlich sein, so im letzten Beitrag auf Arbeiten von S.Z. Roginskij, O.M. Todes u.a. Auch die Arbelten G. Rlenäckers und seiner Schule könnten Erwähnung gefunden haben. Das vorliegende Buch ist für Physiker, Chemiker, Kristallographen, Werkstoffwissenschaftler, Korrosionsfachleute, Biochemiker u.a. In gleicher Weise interessant und zu empfehlen. Der gut gelungene Offsetdruok, die Bildtafeln wie auch der Einband machen das Werk noch besonders anziehend. H. NIELS

Jaroslav NYVLT Industrial Crystallisation from Solutions 189 Seiten, 17 Tabellen, 49 Abbildungen, 1315 Literaturzitate. Preis geb. £ 5.50 Butterworth London 1971

Bereits nach vier Jahren legt der Autor eine Überarbeitete Ausgabe des 1967 in tschechischer Sprache bei ZVTL Bratislava erschienenen Buches "Krystalizacia s Rostokov" vor. Das macht die Aktualität dieses Gebietes deutlich. Die englische Ausgabe Ist so verändert worden, dafl Überschneidungen mit den Monographien von MULLIN, BAMFORTH und STRICKLAND-OONSTABLE vermieden werden. Im ersten Teil werden die theoretischen Grundlagen der Kristallisation behandelt (100 Seiten), die zur Berechnung von Phasengleichgewichten, von Stoff- und Wärmebilanzen, von kinetischen Größen und von Korngrößenverteilungen der Produkte Verwendung finden (einschließlich der Kinetik der Keimbildung und des Wachstums, Eigenschaften von Kristallisaten, Habitus der Kristalle, Reinheit, Zusammenbacken, Verkrustungen u.a.m.). Im zweiten Teil (66 Seiten) werden die verschiedenen Kristallisatortypen vorgestellt: diskontinuierliche und kontinuierliche ROhrkrlstallisatoren, klassifizierende und nichtklassiflzierende. Beide Teile sind mit zahlreichen Diagrammen und Berechnungsbeispielen ausgestattet. Die einzelnen Abschnitte sind mit ausführlichen Literaturverzeichnissen versehen (insgesamt 911 Llt. zitate). Als Anhang des Buches erscheinen eine Literaturzusammenstellung (404 Zitate) (Iber das Kristallisationsverhalten von 68 wichtigen anorganischen und organischen Verbindungen und eine Löslichkeitstabelle für 117 Stoffe (0 - 100 C), die auch Angaben Uber die erste Lösungswärme enthält. Die Monographie baut auf den Ergebnissen zahlreicher Untersuchungen der vom Autor gebildeten Arbeitsgruppe "Kristallisation" des Tschechoslovakischen Forschungsinstitutes für Anorganische Chemie in Usti n.L. auf, berücksichtigt aber weitgehend die internationale Fachliteratur. Der Autor betont, dafi die Stoffauswahl nach den Anforderungen der Chemie-Ingenieur-Praxis erfolgt sei. Das Buch unterstreicht die Unzulänglichkeit der empirischen Erfassung von Kristalllsationsprozessen und stellt dieser die höhere Wirksamkeit einer wissenschaftlichen Durchdringung solcher Prozesse gegenüber, die letzten Endes zu einer Erhöhung der Leistungsfähigkeit der Kristallisatoren und zu besseren Produkten führt.

K 126

Das Buch Ist geeignet fllr Studenten der Verfahrenschemie und chemischen Technologie wie auch für Krlstallographen und Verfahrenschemiker der Industrie und auch Chemieanlagenbauer. Im Interesse einer wissenschaftlich begründeten Handhabung von KrlstalUsallonsprozessen Ist diesem Buch eine gute Verbrettung zu wünschen. H. NEELS

Krislall Cryslal und Technik Res e« ,r *

and Technology

Zeitschrift für experimentelle und technische Kristallographie

Herausgegeben von H. N E E L S , Leipzig Erscheinungsweise monatlich mit einem Umlang von 128 Säten im Format 16,7 x 24 om, mit Abbildungen, Bezugspreis 20, - M.

BEITRÄGE DES ELFTEN HEFTES 1972 Originalbeitr&ge K.

HÜBNER,

G.

Polaritäteabh&ngige Struktureffekte in tetraedrisoh koordinierten Halbleitern

KÜHN

Growth of Tetragonal Hausmannites MNXFE.-iO, irom BiiO.-ViOi Flözes

M . NEVÄIVA, P . HOLBA

W . B . BLOCHA, N . T . GLADKICH, I . E . PROTSENKO

Die Phasenbildung vom /1-W-Strukturtyp in dünnen Sohiohten von Chrom, Molybdän und Wolfram

K . JACOBS, B . JACOBS, E . B U T T E R

Zum WachBtum yon A in B v -Halbleiteni ans nichtatöohiometrischen Schmelzen (II). Dotierung von GaAs und Gal-IAlxAfl mit Zink Oberflllcheneffekte an Silizium-Einkristallen

H . K Ö H L E R , S . RAUSCH L . K R A U S E , M . FEBNHOLD

Untersuchungen an Sl-Epitaxieschichten auf Mg-Al-äpinell-Etnkristallen

K . - H . B R A U E R , R . HÄRTUNG, S . W I N Z L E R

Zur Bestimmung der MlkrohArte von Baryt-Einkristallen bei hohem Hydrostatischen Druck

T H . M Ü L L E R , H . I T « * CT., p . P A U F L E R , A . LASIBA, G . E . R . SCHULZE

Gleitbanduntersuchungen während und naoh Verformung der intermetallischen Verbindung MgZn, Messungen der Energie-Winkel-Verteilung von ionenausgelösten Elektronen an ebenen Kupfereinkristallen

R . HLISOS, H . - J . B I N D E R J . AULEYTNER

Ein- und Mehrkristallspektrometrie und Fragen dar Abbildung

H.

Lichtoptisches PräaigionB-Orientierungsverfahren für Halbleltereinkristalle

R I C H T E R , U . MOHR

M. D E B E R , 0.

J . KOWALCZYK

ADAMETZ

Density, Colourabllity and Conductivity of S r , + Doped KCl Crystals Photochrome Eigenschaften von bestrahlten Calciumflouridkristallen mit Lanthandotlerung

ForlaeUnmg^iesteUunam durch eine Buchhandlung erbeten

AKADEMIE-VERLAG

• BERLIN