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Mai

Bild des Monats Mai 2014

Änderung der Elektronendichte durch eine Sauerstoff-Fehlstelle in Zinndioxid.

Die Abbildung zeigt, wie eine Sauerstoff-Fehlstelle in Zinndioxid die Elektronendichte ändert, wobei die Stäbe die Bindungen im Zinndioxidkristall andeuten sollen (Zinn ist hier grau, Sauerstoff rot gezeichnet). Für die dargestellte Zelle wurde mit Dichtefunktionaltheorie (Density Functional Theory, DFT) die Elektronendichte für den perfekten Kristall und für die Struktur mit Sauerstoff-Fehlstelle berechnet. Die Differenz dieser beiden Dichten ist ein Maß dafür, wie die Anwesenheit der Fehlstelle die elektronische Struktur des Kristalls und die lokale Ladungsverteilung verändert, was wiederum makroskopische Eigenschaften wie die elektrische Leitfähigkeit des Materials bestimmt. Blaue Flächen zeigen Bereiche an, in denen sich in der Struktur mit Fehlstelle weniger Elektronendichte befindet als in der idealen Struktur, während in rot solche Bereiche markiert sind, in denen der Defekt die Dichte erhöht. Die Struktur wird unter Verwendung periodischer Randbedingungen beschrieben, die Fehlstelle selbst befindet sich unten links im Zentrum der blauen Kugel.

(Bild eingereicht von Bianca Eifert, AG Prof. Dr. Christian Heiliger, I. Physikalisches Institut)