Kristallhemmung

Kristallhemmung ist ein Begriff aus der Kristallographie und Festkörperphysik, der ein Phänomen beschreibt, bei dem das regelmäßige Kristallgitter die Ausführung bestimmter Prozesse behindert oder verzögert. Typische Auswirkungen treten bei der Diffusion von Fremdstoffen oder Defekten, bei der Keimbildung und dem Wachstum von Kristallen sowie bei der elektrischen oder optischen Relaxation in dopierten Kristallen auf. Oft führt die Gitterordnung zu energetischen Barrieren oder zu Auswahlregeln, die den Weg der Teilchen oder Übergänge stark einschränken.

Die Ursachen der Kristallhemmung liegen in der periodischen Potentiallandschaft des Gitters, in Gitterfehlern wie Versetzungen, Körnergrenzen oder Zwillingsgrenzen sowie in Wechselwirkungen mit phononischen Anregungen. Diffusionsprozesse verlaufen dann bevorzugt über seltene Defektwege, und optische oder elektronische Relaxationswege können durch kristallfeldbedingte Selektionen unterdrückt werden. In der Halbleiter- und Keramikwissenschaft wird die Hemmung von Diffusion, die Verzögerung der Kristallisation oder die Reduktion von Ladungsträgermobilität oft bewusst genutzt, um Materialeigenschaften zu steuern.

Obwohl Kristallhemmung kein fest definierter, allgemeingültiger Begriff ist, findet er Anwendung in der Beschreibung von Diffusionshindernissen, Wachstumsverzögerungen und der Variation von Emissions- bzw. Leitfähigkeiten in kristallinen Medien. In der Fachliteratur begegnet man gelegentlich den Begriffen Diffusionshemmung bzw. Relaxationshemmung als spezifiziertere Bezeichnungen.