Einfluss von Grenzflächen auf die Phasenbreite von nichtstöchiometrischen Verbindungen am Beispiel des Ag2+deltaS

Abstract

In Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde die Größe der Phasenbreite nasschemisch abgeschiedener dünner Silbersulfidschichten in Abhängigkeit der Schichtdicke mit Hilfe der festkörperelektrochemischen Zellen Ag|AgI|Ag(2+delta)S und Ag|AgI| Ag(2+delta)S |Au und der Methode der coulometrischen Festphasen-Titration untersucht. Bei Erniedrigung der Schichtdicke konnte eine Steigerung der Phasenbreite für reine Silbersulfid-Dünnschichten um bis zu 100 % und für die Dünnschichten mit zusätzlicher Goldschicht eine um mehr als eine Größenordnung erhöhte Phasenbreite im Vergleich zum Volumenmaterial ermittelt werden. Des Weiteren wurde die Möglichkeit des reversiblen elektrochemischen Legierens der Goldschicht in der Modellzelle Ag|AgI| Ag(2+delta)S |Au mit Hilfe von Ex-situ- (Lichtmikroskop, Röntgendiffraktometrie und Kontaktwinkelmessung) und In-situ-Methoden (Mikromessstand und Energiedispersive Röntgenspektroskopie) analysiert. Die Homogenität der Silberverteilung in der Goldschicht wurde mittels Sekundärionenmassenspektrometrie und Röntgenphotoelektronenspektroskopie charakterisiert. Das reversible elektrochemische Legieren konnte durch alle Charakterisierungsmethoden bestätigt werden.

Within the scope of the present work the dimension of the phase width from wet-coated silver sulfide thin films, dependent from the layer thickness, in the model system of the solid state electrochemical cells Ag|AgI| Ag(2+delta)S and Ag|AgI| Ag(2+delta)S |Au has been studied, applying the electrochemical coulometric titration technique. Decreasing the film thickness of silver sulfide causes a significantly increased nonstoichiometry of the compound. An additionally deposited gold layer leads to a mass storage ability more than one order of magnitude higher than the one of the original silver sulfide layer. Furthermore, the possibility of reversible electrochemical alloying was analyzed by using ex situ (light microscope, X-ray diffractometry and contact angle measurements) and in situ methods (micro probe station and energy dispersive X-ray spectroscopy). The homogenity of silver distribution in the gold layer is characterized by secondary ion mass spectrometry and X-ray photoelectron spectroscopy. The reversible electrochemical alloying could be confirmed by all methods of characterization.