Die vorliegende Arbeit beschreibt die neuesten Weiterentwicklungen der Methode der stehenden Röntgenwellen in kinematischer Näherung (KXSW), mit deren Hilfe die Atompositionen und Auslenkungsparameter in nicht perfekten kristallinen Materialien bestimmt werden können.
Die Weiterentwicklung der Methode beruht auf der Berücksichtigung von drei wesentlichen Aspekten:
Die thermisch induzierte Interdiffusion einer dünnen Kobalt- beziehungsweise Manganschicht auf Zinkoxid wurde untersucht, um zu bestimmen, welcher Gitterplatz bevorzugt besetzt wird. Die Datenauswertung zeigte, dass die Adsorbatatome nach thermischer Diffusion den Zink-Gitterplatz im Wirtsgitter einnehmen. Die mittlere Abweichung der Atomposition von Kobalt ist vergleichbar mit dem thermischen Auslenkungsparameter der Zink-Atome. Im Falle von Mangan wurde zusätzlich eine sekundäre Phase auf der Oberfläche gefunden.
An Lanthanstrontiummanganat durchgeführte Messungen liefern einerseits ein neues Verständnis bezüglich der Verzerrung und der Verkippung der Sauerstoffoktaeder, die die Mangan-Atome umgeben. Zusätzlich werden Informationen über die Auslenkung der Strontium- und Lanthan-Atome gewonnen. Es wurde festgestellt, dass die Sauerstoffoktaeder um 4,5 Grad um die [100]-Richtung verkippt sind.
Die in Transmissionsgeometrie an Titandioxid (Rutil) durchgeführten Messungen zeigten, dass KXSW in Laue-Geometrie anwendbar ist. Bei der Durchführung von KXSW-Messungen unter streifenden Beugungsbedingungen ist es möglich eine Tiefenauflösung zu erzielen. Die Ergebnisse zeigen deutlich, dass die erweiterte KXSW-Methode eine vielseitige Methode zur Charakterisierung von komplexen Materialsystemen ist.
Recent advances in the kinematic X-ray standing wave technique (KXSW) for the determination of the atomic coordinates and displacement parameters in nonperfect crystalline materials are described in this thesis.
The methodology has been improved by considering three significant aspects:
The improvements are demonstrated by comparing theoretical simulations with experimental data acquired from complex oxide materials allowed to successfully apply the method to investigate complex oxide materials of current interest for potential device applications. The thermally-induced interdiffusion of cobalt and manganese thin films on zinc oxide single crystals has been studied to determine which lattice sites are occupied preferentially. The data analysis revealed that after thermal diffusion the adsorbed atoms occupied zinc sites in the host lattice. The mean deviation of the cobalt atomic position from the zinc lattice site was comparable to the thermal displacement parameter of the zinc atoms. In the case of manganese a secondary phase was found on the surface.
Measurements performed on Lanthanum Strontium Manganate provided new insight concerning the distortion and rotation of the oxygen octahedron around the manganese atoms and the concomitant displacements of the strontium and lanthanum atoms. It was found that the oxygen octahedra are rotated around the [100]-direction by 4,5 degree.
The measurements in transmission geometry performed on titanium dioxide (rutile) demonstrated that KXSW measurements in the Laue geometry is a viable technique. By performing KXSW under grazing-incidence conditions it is possible to achieve depth resolution. The results clearly show that the extended KXSW technique is a versatile method for characterizing complex material systems.