Atomic Structure of Symmetrical Tilt Grain Boundaries in Zinc Oxide with high coincidence

Keywords: Interface structure HRTEM, Interface structure general, Structural unit model, Electronic states

Abstract The coincidence site lattice (CSL) theory is very successful in detecting grain boundaries with low energy and is applied to Zinc oxide and Aluminum Nitride. Special symmetrical tilt ZnO- grain boundaries in a-axes orientation with low Sigma values were selected for Molecular Dynamics Simulations. The calculations lead to stable atomic structural units at the grain boundary core with 8 or 10 atoms, which have different bonding length than those in the single crystal and, hence, promise special electronic properties. The experimental HRTEM images show the well-defined atomic structure of CSL grain boundaries compared to others.

Literature:

W.Wunderlich,
Atomic Structure of Symmetrical Tilt Grain Boundaries in Zinc Oxide with high coincidence,
Phys. stat. sol. (a) 170 (1998) 99-111 pdf-file 1.8MB

(in Deutsch) Die Koinzidenztheorie (CSL) ist sehr erfolgreich fuer die Bestimmung von Korngrenzen mit geringer Energie und wurde angewendet fuer Zinkoxid und Aluminiumnitrid. Spezielle, symmetrische ZnO-Kipp-Korngrenzen in a-Achsen-Orientierung mit niedrigen Sigma-Werten wurden ausgewaehlt fuer molekulardynamische Simulationen. Die Rechnungen fuehren zu stabilen, strukturellen Einheiten im Kern der Korngrenze mit 8 oder 10 Atomen, die verglichen mit dem Einkristall verschiedene Bindungslaengen aufweisen und daher spezielle elektronische Eigenschaften versprechen. Die experimentellen HRTEM Aufnahmen zeigen die wohldefinierte, atomare Struktur der CSL Korngrenzen im Vergleich zu anderen.

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