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@PHDTHESIS{Dargatz:256325,
author = {Dargatz, Benjamin},
title = {{S}ynthese von nanostrukturiertem {Z}inkoxid mittels der
elektrischen {F}eld-aktivierten {S}intertechnologie :
{E}ffekt von adsorbiertem {W}asser auf
{D}efektstöchiometrie und {V}erdichtungsmechanismus},
school = {FSU Jena},
type = {Dr.},
reportid = {FZJ-2015-06286},
pages = {100},
year = {2015},
note = {FSU Jena, Diss., 2015},
abstract = {Es wurde der Effekt von gebundenem Oberflächenwasser auf
das Verdichtungsverhalten, die Defekt Stöchiometrie und die
Gefügeentwicklung während des Sinterns von Zinkoxid
untersucht. Dazu wurde nanokristallines Zinkoxid Pulver
getrocknet oder befeuchtet und anschließend unter hohen
Heizraten (100 K/min) mittels Feld-aktivierter
Sintertechnologie/ Spark Plasma Sintern (FAST/SPS) erhitzt.
Eine ausgeprägte Verstärkung der Verdichtung von Zinkoxid
in Gegenwart von adsorbiertem Wasser ermöglicht die
Reduzierung der Sintertemperatur von 800 °C auf 400 °C.
Daraus folgt eine Verringerung des Kornwachstums um eine
Größenordnung, während die vollständige Verdichtung des
Formkörpers erzielt wird. Die dabei entstandene kristalline
Textur entwickelt sich unabhängig von der Gegenwart
gebundenen Wassers. Ein anisotropes Gefügewachstum von
langgestreckten Körnern wurde ausschließlich beim Sintern
in der Gegenwart von gebundenem Wasser beobachtet, welche
sich senkrecht zum uniaxial aufgebrachten Druck ausbilden.
Diese begünstigte Wachstumsrichtung wurde stimmt mit der
kristallographischen c-Achse von Zinkoxid überein und wird
die anisotrope Oberflächenenergie von Zinkoxid
zurückgeführt. Dies hat eine bevorzugte Adsorption von
Wasser und einer Verstärkung der Diffusivität zur Folge.
Die Verdichtung in Gegenwart von adsorbiertem Wasser wird
durch die Diffusion von Hydroxid-Ionen verstärkt, welche
einen geringeren Ionenradius und eine geringere Valenz als
Sauerstoff Ionen aufweisen. Beim Sintern zeigt der
elektrische Stromfluss keinen Einfluss auf die Verstärkung
des Sinterverhaltens oder auf die verringerte
Aktivierungsenergie zur Verdichtung. Die Stöchiometrie und
Art der Defekte von gesintertem Zinkoxid wurde anhand
spektroskopischer Analysemethoden untersucht, welche eine
Dotierung von 0,5 $at\%$ Wasserstoff unter der Bildung von
Hydroxid-Ionen beim Sintern in der Gegenwart von Wasser
nahelegen. Dagegen konnte beim Sintern von trockenem
Zinkoxid Pulver kein Wasserstoff detektiert werden.},
cin = {IEK-1},
cid = {I:(DE-Juel1)IEK-1-20101013},
pnm = {899 - ohne Topic (POF3-899) / Emmy Noether - Emmy Noether
Nachwuchsgruppe (EmmyNoether)},
pid = {G:(DE-HGF)POF3-899 / G:(DE-DFG)EmmyNoether},
typ = {PUB:(DE-HGF)11},
url = {https://juser.fz-juelich.de/record/256325},
}