Die Spektrale Leitfaehigkeit ikosaedrischer Approximanten zeigt Feinstrukturen (100 meV) die das besondere elektronische Transportverhalten der Quasikristalle und Approximanten erklaeren koennen. Der Ursprung diese spektralen Feinstrukturen liegt im Zusammenwirken der typischen mehrkomponentigen Atomcluster des Systems. Das Konzept stellt Struktur und chemische Dekoration auf der Laengenskala der Cluster ueber ausgedehnte Quasiperiodizitaet. Ab-initio Methode mit und ohne periodische Randbedingungen werden hier angewendet, um das Zusammenwirken der Cluster fuer niedere Approximanten ikosaedrischer Quasikristalle zu untersuchen. Deshalb werden die Linearen Muffin-Tin Orbitale in einem Superzellenkonzept, die Tight-Binding Linearen Muffin-Tin Orbitale in einem Cluster-Rekursionsverfahren und die Landauer/Buettiker-Methode in dieser Arbeit eingesetzt. Auf der Grundlage der ab-initio Ergebnisse werden spektrale Modelle (Lorentz-Funktionen) fuer den spektralen spezifischen Widerstand gebildet. Der Uebergang zum Quasikristall erfolgt durch Skalierung der Modellparameter auf der Grundlage der gemessenen Thermokraft. Die optische Leitfaehigkeit und die Temperaturverlaeufe des Widerstandes, der Thermokraft, des Hall-Koeffizienten und der elektronischen Waermeleitfaehigkeit einiger ikosaedrischer Systeme werden so durch je zwei Lorentz-Funktionen beschrieben. Wir zeigen, dass die Transportanomalien zusammen mit den spektralen Feinstrukturen empfindlich vom Subsystems des jeweils aktiven Uebergangsmetallsabhaengen (Orientierung und Dekoration der ikosaedrischen Cluster).

In dieser Arbeit werden Resultate elektronischer Transportmessungen von supraleitenden Eisenpniktiden und ferromagnetischen Heusler-Verbindungen diskutiert. Die Eisenpniktide sind eine neuartige Klassen von Hochtemperatursupraleitern, deren Eigenschaften sich aus einem Zusammenspiel von Supraleitung und Magnetismus ergeben. Während die sogenannten 122-Pniktide Antiferromagnetismus aufweisen und unter Dotierung in einen supraleitenden Zustand übergehen, konnte in dotiertem LiFeAs Ferromagnetismus beobachtet werden. Undotiert hingegen zeigt dieses Material interessante supraleitende Eigenschaften. Die Heusler-Verbindungen sind u.a. durch ihren Ferromagnetismus bekannt. Das hier untersuchte Co2FeSi ist einer der stärksten Ferromagnete. Der in diesem Material vorhergesagte vollständig spinpolarisierte elektronische Transport, d.h. alle Leitungselektronen besitzen den gleichen Spin, konnte nachgewiesen werden. Die hier genannten Eigenschaften können exzellent mit der Methode der elektronischen Transportmessungen untersucht werden. Deren Ergebnisse aus Messungen an Einkristallen werden in dieser Arbeit diskutiert. / In this work, results of electronic transport measurements are discussed for superconducting iron pnictides as well as for ferromagnetic Heusler compounds. The iron pnictides are a recently discovered class of high temperature superconductors where magnetism might play a crucial role. While the 122-pnictides show antiferromagnetism and migrate to the superconducting state upon doping, ferromagnetism has been observed in doped LiFeAs. On the other hand, in the undoped state this material shows interesting superconducting properties. Among other propierties, Heusler compounds are well known due to their ferromagnetism. Co2FeSi, which was investigated in this work, is one of the strongest ferromagnets. Beside this, one predicts this compound to be a half-metallic ferromagnet with completely spin polarized electronic transport where all conducting electrons have the same spin. The here addressed properties can well be investigated with the method of electronic transport measurements, whose results on single crystals are discussed in this work.

Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung und Implementierung eines Algorithmus zur Berechnung des diffusiven elektronischen Transportes durch Kohlenstoffnanoröhrchen-Feldeffekttransistoren (CNTFETs) unter Verwendung des Drift-Diffusions-Modells. Als Grundlage dient ein bekannter, eindimensionaler Algorithmus für klassische Halbleiter, durch welchen das elektrostatische Potential im stationären Zustand berechnet werden kann. Dieser Algorithmus wird erweitert, um die geometrischen und physikalischen Besonderheiten von CNTFETs, insbesondere die Quasi-Eindimensionalität, zu berücksichtigen. Wichtige Kenngrößen des CNTFETs werden berechnet und deren Abhängigkeit von den Bauteilparametern wird untersucht.:1. Einleitung 2. Theoretische Betrachtungen 2.1. Kohlenstoffnanoröhrchen 2.1.1. Graphen als Baustein für CNTs 2.1.2. Eigenschaften von CNTs 2.2. Drift-Diffusions-Modell 2.2.1. Drift-Diffusions-Gleichungen 2.2.2. Kontinuitätsgleichungen 2.2.3. Poisson-Gleichung 3. Implementierung 3.1. Modell für klassische Halbleiter 3.1.1. Herleitung der dimensionslosen Bewegungsgleichungen 3.1.2. Umformung der Drift-Diffusions-Gleichungen 3.1.3. Iterative Lösung des Gleichungssystems 3.2. Anwendung des Modells auf Kohlenstoffnanoröhrchen 3.2.1. Betrachtetes Modell 3.2.2. Separationsansatz und Poisson-Gleichung 3.2.3. Anpassung der Drift-Diffusions-Gleichungen 3.2.4. Gate-Spannung 3.2.5. Intrinsische Ladungsträgerdichte und Ladungsträgerrandbedingungen 3.2.6. Dielektrizität 3.3. Numerik 3.3.1. Berechnung der Ladungsträgerdichten 3.3.2. Lösung der Poisson-Gleichung 3.3.3. Iterative Veränderung von Parameterwerten 3.3.4. Überprüfung der Konvergenz des Gitters 4. Auswertung 4.1. Literaturmodelle 4.2. Ergebnisse 4.2.1. Potentialverlauf 4.2.2. Potentialplateau 4.2.3. Abschirmlänge 4.2.4. Stromfluss 4.2.5. Rechenzeit 5. Zusammenfassung Anhang A. Herleitung der Drift-Diffusions-Gleichungen aus der Boltzmann-Transportgleichung B. Herleitung der eindimensionalen Poisson-Gleichung aus dem Separationsansatz

The control of low dimensional materials holds potential for revolutionizing the electronic, thermal, and thermoelectric materials engineering. Through strategic manipulation and optimization of these materials, unique properties can be uncover which enable more efficient and effective materials development. Towards the determination of nanoscale strategies to improve the electronic and phononic devices, computational simulations of modified low dimensional materials have been carried in this research. First, the electronic properties of chemically func tionalized phosphorene monolayers are evaluated with spin-polarized Density Functional Theory, as a potential method to tune their electronic properties. The functionalization not only leads to formation of additional states within the semiconducting gap, but also to the emergence of local magnetism. The magnetic ground state and electronic structure are investigated in dependence of molecular coverage, lattice direction of the molecular adsorption and molecule type functionalization. Furthermore, the physical and transport properties of phosphorene grain boundaries under uniaxial strain are evaluated by the use of Density Functional based Tight Binding method in combination with Landauer theory. In both grain boundary types, the electronic bandgap decreases under strain, however, the respective thermal conductance is only weakly affected, despite rather strong changes in the frequency-resolved phonon transmission. The combination of both effects results in an enhancement in the thermoelectric figure of merit in the phosphorene grain boundary systems. Finally, the thermoelectric properties of carbon nanotubes peapod heterostructures are studied and compared to pristine nanotubes using also the Density Functional based Tight Binding method and Landauer theory. It is found that the fullerene encapsulation modifies the electron and phonon transport properties, causing the formation of electronic channels and the suppression of vibrational modes that lead to an improvement of the thermoelectric figure of merit. The results of this thesis highlight the potential of strategic manipulation and optimization of low dimensional materials in improving their unique electronic and thermal properties, revealing promising avenues for improving electronic and phononic devices.:ABSTRACT i ZUSAMMENFASSUNG ii ACKNOWLEDGEMENT iv LIST OF FIGURES ix LIST OF TERMS AND ABBREVIATIONS xviii 1 Introduction 1 1.1 Motivation 1 1.2 Objectives and outline 6 2 Computational Methods 8 2.1 Density Functional Theory 8 2.1.1 The Many-Body System Hamiltonian and the Born-Oppenheimer approximation 9 2.1.2 Thomas-Fermi-Dirac approximation model 10 2.1.3 The Hohenberg-Kohn theorems 12 2.1.4 The Kohn-Sham orbitals equations 13 2.1.5 Exchange-correlation functionals 15 2.2 Density Functional Based Tight Binding method 16 2.2.1 Tight-binding formalism 17 2.2.2 From DFT to DFTB 20 2.2.3 Parametrization 22 2.3 Atomistic Green’s functions 23 2.3.1 Non-Equilibrium Green’s functions for modeling electronic transmission 23 2.3.2 Non-equilibrium Green’s function for modeling thermal transmission 27 3 Tuning the electronic and magnetic properties through chemical functionalization 3.1 Introduction 33 3.1.1 Black phosphorus as a 2D material 33 3.1.2 Chemical Functionalization of low dimensional systems 35 3.1.3 Bipolar Magnetic Semiconductors 36 3.2 Computational approach 38 3.3 Interface effects in phosphorene by OH functionalization 39 3.3.1 Single molecule functionalization 39 3.3.2 Lattice selection 43 3.3.3 Coverage 45 3.4 Chiral functionalization effect in phosphorene 48 3.5 Functionalizing phosphorene towards BMS 51 3.6 Summary 53 4 Tuning transport properties through strain and grain bound-aries 4.1 Introduction 54 4.1.1 Strain in low dimensional materials 54 4.1.2 Grain boundaries 56 4.2 Computational approach 58 4.2.1 Molecular systems 58 4.2.2 Electron and phonon transport and thermoelectric figure of merit 58 4.3 Structural modification by strain in GB systems 60 4.4 Electronic structure modification by strain in GB systems 63 4.5 Thermal transport modification by strain in GB systems 65 4.6 Thermoelectric figure of merit of strained GB systems 68 4.7 Summary 71 5 Tuning transport properties through hybrid nanomaterials: CNT peapods 73 5.1 Introduction 73 5.1.1 Carbon-based nanostructures 73 5.1.2 CNT peapods as hybrid nanomaterials 76 5.2. Computational details 77 5.2.1 CNT peapod model 77 5.2.2 Quantum transport methodology 78 5.3 Structural properties of CNT peapods 79 5.4 Electronic properties of CNT peapods 80 5.5 Thermal properties of CNT peapods 83 5.6 Thermoelectronic properties of CNT peapods 85 5.7 Summary 88 6 Conclusions and outlook 91 Appendices Appendix A Supplementary information to phosphorene functionalization A.1 Spin resolved density of states of 1-OH system 96 A.2 Spin valve model 97 Appendix B Supplementary information to phosphorene grain boundaries 98 B.1 Projected Phonon Density of States in GB1 98 B.2 Thermoelectric transport properties of GB2 99 Appendix C Supplementary information to CNT peapods 101 C.1 Geometry optimization of CNT peapods with larger CNT diameter 101 C.2 Additional analysis of electron transport properties 102 C.3 Phonon band structure of different CNT structures 104 C.4 Additional analysis of thermoelectric performance 105 REFERENCES 105 LIST OF PUBLICATIONS 131 PRESENTATIONS 132 / Die Kontrolle niedrigdimensionaler Materialien birgt das Potenzial für eine Revolutionierung der elektronischen, thermischen und thermoelektrischen Technologien. Durch strategische Manipulation und Optimierung dieser Materialien können einzigartige Eigenschaften aufgedeckt werden, die eine effizientere und effektivere Materialentwicklung ermöglichen. Um Strategien im Nanobereich zur Verbesserung elektronischer und phononischer Bauelemente zu ermitteln, wurden in dieser Forschungsarbeit rechnerische Simulationen modifizierter niedrigdimensionaler Materialien durchgeführt. Zunächst werden die elektronischen Eigenschaften von chemisch funktionalisierten Phosphoren-Monoschichten mit Hilfe der spinpolarisierten Dichtefunktionaltheorie als potenzielle Methode zur Abstimmung ihrer elektronischen Eigenschaften bewertet. Die Funktionalisierung führt nicht nur zur Bildung zusätzlicher Zustände innerhalb der halbleitenden Lücke, sondern auch zum Auftreten von lokalem Magnetismus. Der magnetische Grundzustand und die elektronische Struktur werden in Abhängigkeit von der molekularen Bedeckung, der Gitterrichtung der molekularen Adsorption und der Funktionalisierung des Moleküls untersucht. Darüber hinaus werden die Transporteigenschaften von Phosphoren-Korngrenzen unter uniaxialer Belastung mit Hilfe der auf Dichtefunktionen basierenden Tight-Binding-Methode in Kombination mit der Landauer-Theorie untersucht. In beiden Korngrenzentypen nimmt die elektronische Bandlücke unter Dehnung ab, die jeweilige Wärmeleitfähigkeit wird jedoch nur schwach beeinflusst, trotz ziemlich starker Änderungen in der frequenzaufgelösten Phononentransmission. Die Kombination bei der Effekte führt zu einer Erhöhung der thermoelektrischen Leistungszahl in den Phosphorkorngrenzensystemen. Schließlich werden die thermoelektrischen Eigenschaften von Kohlenstoffnanoröhren-Peapod-Heterostrukturen untersucht und mit denen von reinen Nanoröhren verglichen, wobei auch die auf Dichtefunktionen basierende Tight-Binding-Methode und die Landauer-Theorie verwendet werden. Es wird festgestellt, dass die Fullereneinkapselung die Elektronen- und Phononentransporteigenschaften modifiziert und die Bildung von elektronischen Kanälen und die Unterdrückung von Schwingungsmoden bewirkt, was zu einer Verbesserung der thermoelektrischen Leistungszahl führt. Die Ergebnisse dieser Arbeit verdeutlichen das Potenzial der strategischen Manipulation und Optimierung niedrigdimensionaler Materialien zur Verbesserung ihrer einzigartigen elektronischen und thermischen Eigenschaften und zeigen vielversprechende Wege zur Verbesserung elektronischer und phononischer Bauteile auf.:ABSTRACT i ZUSAMMENFASSUNG ii ACKNOWLEDGEMENT iv LIST OF FIGURES ix LIST OF TERMS AND ABBREVIATIONS xviii 1 Introduction 1 1.1 Motivation 1 1.2 Objectives and outline 6 2 Computational Methods 8 2.1 Density Functional Theory 8 2.1.1 The Many-Body System Hamiltonian and the Born-Oppenheimer approximation 9 2.1.2 Thomas-Fermi-Dirac approximation model 10 2.1.3 The Hohenberg-Kohn theorems 12 2.1.4 The Kohn-Sham orbitals equations 13 2.1.5 Exchange-correlation functionals 15 2.2 Density Functional Based Tight Binding method 16 2.2.1 Tight-binding formalism 17 2.2.2 From DFT to DFTB 20 2.2.3 Parametrization 22 2.3 Atomistic Green’s functions 23 2.3.1 Non-Equilibrium Green’s functions for modeling electronic transmission 23 2.3.2 Non-equilibrium Green’s function for modeling thermal transmission 27 3 Tuning the electronic and magnetic properties through chemical functionalization 3.1 Introduction 33 3.1.1 Black phosphorus as a 2D material 33 3.1.2 Chemical Functionalization of low dimensional systems 35 3.1.3 Bipolar Magnetic Semiconductors 36 3.2 Computational approach 38 3.3 Interface effects in phosphorene by OH functionalization 39 3.3.1 Single molecule functionalization 39 3.3.2 Lattice selection 43 3.3.3 Coverage 45 3.4 Chiral functionalization effect in phosphorene 48 3.5 Functionalizing phosphorene towards BMS 51 3.6 Summary 53 4 Tuning transport properties through strain and grain bound-aries 4.1 Introduction 54 4.1.1 Strain in low dimensional materials 54 4.1.2 Grain boundaries 56 4.2 Computational approach 58 4.2.1 Molecular systems 58 4.2.2 Electron and phonon transport and thermoelectric figure of merit 58 4.3 Structural modification by strain in GB systems 60 4.4 Electronic structure modification by strain in GB systems 63 4.5 Thermal transport modification by strain in GB systems 65 4.6 Thermoelectric figure of merit of strained GB systems 68 4.7 Summary 71 5 Tuning transport properties through hybrid nanomaterials: CNT peapods 73 5.1 Introduction 73 5.1.1 Carbon-based nanostructures 73 5.1.2 CNT peapods as hybrid nanomaterials 76 5.2. Computational details 77 5.2.1 CNT peapod model 77 5.2.2 Quantum transport methodology 78 5.3 Structural properties of CNT peapods 79 5.4 Electronic properties of CNT peapods 80 5.5 Thermal properties of CNT peapods 83 5.6 Thermoelectronic properties of CNT peapods 85 5.7 Summary 88 6 Conclusions and outlook 91 Appendices Appendix A Supplementary information to phosphorene functionalization A.1 Spin resolved density of states of 1-OH system 96 A.2 Spin valve model 97 Appendix B Supplementary information to phosphorene grain boundaries 98 B.1 Projected Phonon Density of States in GB1 98 B.2 Thermoelectric transport properties of GB2 99 Appendix C Supplementary information to CNT peapods 101 C.1 Geometry optimization of CNT peapods with larger CNT diameter 101 C.2 Additional analysis of electron transport properties 102 C.3 Phonon band structure of different CNT structures 104 C.4 Additional analysis of thermoelectric performance 105 REFERENCES 105 LIST OF PUBLICATIONS 131 PRESENTATIONS 132

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit den Transporteigenschaften defektbehafteter Kohlenstoffnanoröhrchen (CNTs). Als Beispiel werden dabei einfache und doppelte Fehlstellen betrachtet. Der Fokus liegt auf der Berechnung des Transmissionsspektrums und der Leitfähigkeit mit einem schnellen, linear skalierenden rekursiven Greenfunktions-Formalismus, mit dem große Systeme quantenmechanisch behandelt werden können. Als Grundlage wird ein dichtefunktionalbasiertes Tight-Binding-Modell verwendet. Der Einfluss der Defektdichte und des CNT-Durchmessers wird im Rahmen einer statistischen Analyse untersucht. Es wird gezeigt, dass im Grenzfall kleiner Transmission die Leitfähigkeit exponentiell mit der Defektanzahl skaliert. Das System befindet sich im Regime starker Lokalisierung, wobei die Lokalisierungslänge von der Defektdichte und dem CNT-Durchmesser abhängt.

We theoretically investigate the influence of defect-induced long-range deformations in carbon nanotubes on their electronic transport properties. To this end we perform numerical ab-initio calculations using a density-functional-based tight-binding model for various tubes with vacancies. The geometry optimization leads to a change of the atomic positions. There is a strong reconstruction of the atoms near the defect (called 'distortion') and there is an additional long-range deformation. The impact of both structural features on the conductance is systematically investigated. We compare short and long CNTs of different kinds with and without long-range deformation. We find for the very thin (9, 0)-CNT that the long-range deformation additionally affects the transmission spectrum and the conductance compared to the short-range lattice distortion. The conductance of the larger (11, 0)-or the (14, 0)-CNT is overall less affected implying that the influence of the long-range deformation decreases with increasing tube diameter. Furthermore, the effect can be either positive or negative depending on the CNT type and the defect type. Our results indicate that the long-range deformation must be included in order to reliably describe the electronic structure of defective, small-diameter zigzag tubes.

Thin amorphous films of binary aluminum-chromium alloys have been produced by flash evaporation and characterized by means of electron diffraction and measurements of transport properties. Beside the known effect of hybridization on the phase stability an additional structure forming mechanism could be identified in the aluminum-chromium alloys and other amorphous binary aluminum-transition-metal alloys as well. A systematical influence of the transition-metal-d-electrons on the plasma resonance energies was found. / Es wurden amorphe Schichten von binären Aluminium-Chrom-Legierungen mit Hilfe abschreckender Kondensation aus der Gasphase hergestellt und einer elektronischen und strukturellen Charakterisierung unterzogen. Neben dem bereits bekannten Einfluss von Hybridisierungsmechanismen auf die Strukturbildung und Stabilität der amorphen Aluminium-Übergangsmetall-Legierungen, konnte ein weiterer Ordnungsmechanismus bei hohen Chrom-Anteilen gefunden werden. Im Vergleich mit anderen, bereits früher untersuchten, binären amorphen Aluminium-Übergangsmetall-Lergierungen, konnte gezeigt werden, dass dieses Verhalten auch dort auftritt. Desweiteren konnte eine Systematik im Einfluss der Übergangsmetall-d-Elektronen auf die Plasmaresonanz der Aluminium-Übergangsmetall-Legierungen gefunden werden.

Bibliografische Beschreibung, Referat und Schlagwörter M.S. Chem. Ing. Sung Gook Park Thema: Organic Modified GaAs Schottky Contacts Einreichungsdatum: 28. September 2001 Im Rahmen dieser Arbeit wurden organische Halbleitermaterialien verwendet, um damit die Transporteigenschaften von Metal/GaAs(100) Schottky-Kontakten zu kontrollieren. Ziel ist es, Strom-Spannungs- (J-V) und Kapazitäts-Spannungs-Kennenlien (C-V) zu verstehen. Zur chemischen und elektronischen Charakterisierung der GaAs(100)-Oberflächen, organische Molekül/GaAs(100)-Grenzflächen und der Metall/organische Molekül-Grenzflächen wurden die Photoelektronenspektroskopie (PES) und Nahkantenröntgenabsorptionsspektroskopie (NEXAFS) eingesetzt. Verschiedene GaAs(100)-Oberflächen, wie die reine GaAs(100)-c(4x4)-, die Wasserstoff-Plasma behandelte GaAs(100)- und die chalkogenpassivierte GaAs-Oberflächen, wurden als Substrate für die organische Molekularstrahldeposition (OMBD) verwendet. In der Arbeit wird der Einfluss der chemischen und elektronischen Eigenschaften dieser Substratoberflächen auf das Wachstum von organischen Molekülen auf deren Oberflächen untersucht. 3,4,9,10-Perylentetracarboxylic Dianhydrid (PTCDA) und Dimethyl-3,4,9,10-Perylentetracarboxyl Diimid wurden zur organischen Modifizierung von Metall/GaAs(100)-Schottky-Kontakten verwendet. Die organischen Moleküle werden anfänglich an Defekten der GaAs(100)-Oberflächen adsorbiert. Die Adsorption an Defekten führt zu einer Reduktion der inhomogenen Bandverbiegung der GaAs(100)-Oberfläche. Aus den PES-Spektren wurden Energiebanddiagramme für organische Schicht/GaAs(100)-Grenzflächen und Metall/organische Grenzflächen abgeleitet. Entsprechend der relativen energetischen Lagen des Leitungsbandminimums von GaAs(100)-Oberflächen und des niedrigsten unbesetzten Molekülorbitals der organischen Schichten werden Interfacedipole ausgebildet. Die Verwendung von anorganischen Substraten mit systematisch variierender Elektronenaffinität (EA) stellt eine neue Methode zur Bestimmung des Transportniveaus von Elektronen in der organischen Schicht dar. Bei Einfügung von dünnen PTCDA-Schichten zwischen Ag-Elektrode und GaAs(100)-Oberfläche, wurde beobachtet, dass die J-V-Kennlinien in Abhängigkeit von der Dicke der organischen Schicht und der Behandlung der GaAs-Oberflächen systematisch variierte. Dieses Verhalten kann unter Verwendung des Energieniveaudiagramms, das mittels PES bestimmt wurde, und durch eine Barrierenerniedrigung infolge von Bildkräften gut erklärt werden. Durch die Kombination von Oberflächenbehandlung und Einfügen einer dünnen definierten organischen Schicht kann die effektive Barrierenhöhe in einem breiten Bereich verändert, d. h. letztendlich definiert eingestellt und kontrolliert werden. Daraus ergibt sich die Möglichkeit, die Leistungsaufnahme von GaAs-Schottky-Kontakten zu reduzieren. <Schlagwörter> Organische Moleküle, Organische Molekularstrahldeposition (OMBD), GaAs(100), Metall/Hableiter- Schottky-Kontakt, Photoemissionspektroskopie (PES), Nahkantenröntgenabsorptionsspektroskopie (NEXAFS), Elektrische Messungen

Im Rahmen dieser Arbeit wurden die Strukturbildung in amorphen Al-ÜM-Legierungen, Quasikristallen und amorphen Halbleitern, sowie die Temperatur- und Konzentrationsabhängigkeit der elektrischen Transportgrößen Widerstand und Thermokraft untersucht. Die Legierungen wurden in Form dünner Schichten durch abschreckende Kondensation aus der Dampfphase hergestellt. Die atomare Struktur wurde durch Elektronenbeugung analysiert. Für die Beschreibung der atomaren Struktur werden der Durchmesser der Fermikugel (im k-Raum) und die Friedel-Wellenlänge (im r-Raum) als interne Skalen benutzt. Nach der Skalierung der atomaren Struktur mit diesen Größen zeigen sich große Ähnlichkeiten zwischen ganz verschiedenen Systemen. Durch Kombination der Strukturdaten mit elektronischen Transportgrößen ist es möglich, ein bereits bekanntes Szenarium der Strukturbildung, das auf Resonanzen zwischen dem Elektronensystem als Ganzem und der sich bildenten statischen Struktur der Ionen aufgebaut ist, zu erweitern. Bei der Strukturbildung und ihrem Einfluß auf die elektronischen Transporteigenschaften und die Stabilität der amorphen Phase wird bei den Al-ÜM-Legierungen der Einfluss eines Hybridisierungsmechanismus zwischen den Alp- und den TMd-Elektronen diskutiert. Für die Beschreibung der atomaren Struktur der Al-ÜM-Legierungen wird außer der schon bekannten sphärisch-periodischen Ordnung ein neuer Typ von Ordnung beobachtet, welcher eine lokale Winkelordnung verursacht. Die sphärisch-periodische und die Winkelordnung lassen sich bei der Untersuchung mit verschiedenen Anlasstemperaturen, insbesondere bei den Proben, die einen kontinuierlichen Übergang von amorpher zu quasikristalliner Phase ausführen, beobachten. Die sphärisch-periodische Ordnung führt zu einem breiten Pseudogap in der elektronischen Zustandsdichte bei EF , die Winkelkorrelation bei Quasikristallen, durch die relativ weit reichende Ordnung, zu einem scharfen Pseudogap. Die Änderung der elektronischen Eigenschaften in der amorphen und quasikristallinen Phase als Funktion der Übergangsmetalle aber auch als Funktion der Temperatur kann quantitativ mit dem Konzept der Spektralleitfähigkeit beschrieben werden, das auf zwei Pseudo-Energerielücken an der Fermikante beruht. Die Resonanz, die zu Winkelkorrelationen führt, wird bei amorphen Halbleitern weiter getestet. Es werden dazu sowohl reine Elemente als auch binäre Legierungen untersucht.

Thin amorphous films of binary aluminum-chromium alloys have been produced by flash evaporation and characterized by means of electron diffraction and measurements of transport properties. Beside the known effect of hybridization on the phase stability an additional structure forming mechanism could be identified in the aluminum-chromium alloys and other amorphous binary aluminum-transition-metal alloys as well. A systematical influence of the transition-metal-d-electrons on the plasma resonance energies was found. / Es wurden amorphe Schichten von binären Aluminium-Chrom-Legierungen mit Hilfe abschreckender Kondensation aus der Gasphase hergestellt und einer elektronischen und strukturellen Charakterisierung unterzogen. Neben dem bereits bekannten Einfluss von Hybridisierungsmechanismen auf die Strukturbildung und Stabilität der amorphen Aluminium-Übergangsmetall-Legierungen, konnte ein weiterer Ordnungsmechanismus bei hohen Chrom-Anteilen gefunden werden. Im Vergleich mit anderen, bereits früher untersuchten, binären amorphen Aluminium-Übergangsmetall-Lergierungen, konnte gezeigt werden, dass dieses Verhalten auch dort auftritt. Desweiteren konnte eine Systematik im Einfluss der Übergangsmetall-d-Elektronen auf die Plasmaresonanz der Aluminium-Übergangsmetall-Legierungen gefunden werden.