El Hor, Hamid
[VerfasserIn]
;
Holze, Rudolf
[GutachterIn];
Suck, Jens-Boie
[GutachterIn];
Solbrig, Heinrich
[GutachterIn];
Janssen, Ted
[GutachterIn];
Hoffmann, Karl Heinz
[GutachterIn]Technische Universität Chemnitz
Temperature dependence of lattice dynamics in quasicrystals
Beschreibung:
The work presented in this thesis was motivated by the large amount ofexperimental investigations of the phonons in quasicrystals. Thegeneralized vibrational density of states (GVDOS) was measured formany quasicrystalline phases and in some cases at differenttemperatures [suck et al (1997), Dugain et al (1997)].The progress achieved in the structure determination of approximantsto some quasicrystals was a legitimate motivation for numericalinvestigations of lattice dynamics in these structures.Two different types of interatomic interactions were used: the springmodel and the ab-initio pair potentials.The investigations explained the shape of some experimentally measuredGVDOS (d-AlNiCo, o-Al13Co4 and i-ZnMgY) via the calculation of the partial vibrational densities of states.Both calculated and measured GVDOS of the d-AlNiCo phase showed anintensity excess at low energies relatively to the ideal Debyebehaviour.This excess was found to be a consequence of the existence of specialmodes at theses energies which are called ``quasi-localizedmodes''. These modes seem to be characteristic of the lattice dynamicsin the complex Al-TM structures.To calculate the frequency shift due to the shift of the GVDOS throughlow energies observed experimentally at high temperatures, a newmethod based on a Monte-Carlo simulation was developed. It was shownthat the quasi-localized modes introduce large frequency shifts atlow energies. Finally, the vibrational entropy was also investigated, and it wasfound that it contributes to the stabilization of the complexstructures over the relatively simple structures at high temperatures. ; Die Arbeit, die in dieser Dissertation präsentiert wird, wurde durch eineVielzahl von experimentellen Beobachtungen von Phononen in Quasikristallenmotiviert. Die verallgemeinerte vibrationelle Zustandsdichte(GVDOS, generalizedvibrational density of states) wurde für viele quasikristalline Phasengemessen und für einige auch bei verschiedener Temperatur [Suck et al.(1997),Dugain et al. (1997)]. Der Fortschritt, der in der Bestimmung vonNäherungenfür einige Quasikristalle erreicht wurde war eine legitime Motivation fürnumerische Untersuchungen der Gitterdynamik auf diesen Strukturen. Es wurdenzwei unterschiedliche interatomare Wechselwirkungen verwendet: Das Federmodellund die ab-initio Paar Potentiale. Die Untersuchungen erklärten dieForm einigerexperimenteller GVDOS-Messungen (d-AlNiCo, o-Al13Co4 und i-ZnMgY)mittels der Berechnung der partiellen vibrationellen Zustandsdichte.Beide, berechnete und gemessene, GVDOS der d-AlNiCo Phase zeigten einenIntensitätsanstieg bei kleinen Energien relativ zum idealen Debye Verhalten. Dieser Anstieg stellte sich als Konsequenz der Existenz von besonderen Modenbei diesen Energien heraus, die quasi-lokalisierte Moden genannt werden.Diese Moden scheinen charakteristisch für die Gitterdynamik in den komplexenAl-TM Strukturen zu sein. Um die experimentell beobachtete Frequenzverschiebungaufgrund der Verschiebung der GVDOS durch niedrige Energien zu berechnen, wurdeeine neue, auf Monte-Carlo Simulation beruhende, Methode entwickelt. Es wurdegezeigt, daß die quasi-lokalisierten Moden großeFrequenzverschiebungen beikleinen Energien hervorrufen. Letzt-lich wurde auch die vibrationelle Entropieuntersucht und es stellte sich heraus, daß sie bei hohen Temperaturendazubeiträgt die komplexen Strukturen gegenüber den relativ einfachen zustabilisieren.