Adsorption von H 2 O auf SiO 2 /Si und NO 2 auf MgO/Ag : eine Untersuchung mit Ambient Pressure Photoelektronen Spektroskopie. - 108 S. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2006
Die vorliegende Diplomarbeit beschäftigt sich mit den Systemen H2O auf SiO2/Si und NO2 auf MgO/Ag an denen Messungen mit der Ambient Pressure Photoelektronen Spektroskopie durchgeführt wurden. Bei der Ambient Pressure Photoelektronen Spektroskopie handelt es sich um die gewohnte Photoelektronen Spektroskopie, bei der sich die Probe jedoch in einer Gasumgebung befinden kann; in diesem Falle bis zu 10 Torr. Weiterhin wurden an beiden Probensystemen NEXAFS-Messungen nach der "auger electron yield"-Methode durchgeführt. Da die Arbeiten an der Molecular Environmental Science Beamline (Beamline 11.0.2) der Advanced Light Source des Lawrence Berkeley National Laboratorys durchgeführt wurde, wird weiterhin auf den Aufbau der Advanced Light Source und der Beamline eingegangen.
Modulationsspektroskopie an GaN und AlGaN/GaN-Heterostrukturen. - 100 S. = 3,55 MB. Text : Ilmenau, Techn. Univ., Diplomarbeit, 2006
In der vorliegenden Arbeit wurden die optischen Eigenschaften von GaN- und GaN/AlGaN/GaN-HEMT-Strukturen mit Ga-Polarität untersucht. Einen Schwerpunkt bildete die Charakterisierung der Proben durch Photoreflexion (PR), Photolumineszenz (PL) und Elektroreflexion (ER) und spektrale Ellipsometrie (SE). Als Referenz diente eine unverspannte GaN-Probe, die mit PL und PR zur Bestimmung der Exzitonenübergangsenergien untersucht wurde. Die Methode der Photoreflexion und Photolumineszenz wurden benutzt, um die Übergangsenergien der freien A- und B-Exzitonen der GaN-Proben zu ermitteln. Messungen von T=5K bis zur Raumtemperatur wurden durchgeführt, um eine Aussage zur Verspannung der GaN-Proben zu treffen. - Mittels Ellipsometriemessungen an den GaN-Proben und den Heterostrukturen wurden die Schichtdicken der einzelnen Proben bestimmt. Dabei wurde eine zunächst unbekannte Struktur an GaN/AlGaN/GaN-Proben bei ca. 3,72eV festgestellt. Anschließende temperaturabhängige Photostrom- und ER-Messungen dienten zur Klärung der Ursache des Signals. Als Konsequenz aus diesen Experimenten ergibt sich, dass beim Wachstum der abschließenden Deckschicht kein reines GaN entsteht, sondern eine dünne AlGaN-Schicht mit einem Al-Gehalt im Bereich von 15\%. - An den AlGaN/GaN-Strukturen wurden PL-Experimente im Temperaturbereich von 5K bis 295K durchgeführt um ebenfalls die drei charakteristischen Exzitonen vom GaN zu bestimmen. Mittels eines Vergleichs der Ergebnisse aus den PL- und PR-Experimenten im Bereich des GaN mit der HVPE-Probe konnten quantitative Aussagen über den Verspannungszustand der Proben abhängig von der Temperatur gemacht werden. - Aus den ER-Daten an den HEMT-Strukturen wurden die Franz-Keldysh-Oszillationen (FKO) zur genauen Bestimmung der internen elektrischen Felder in der Barriere analysiert. Daraus erhält man die 2DEG-Dichten in Abhängigkeit von der äußeren Gleichspannung. Messungen der ER-Spektren bei 5K, 80K und 295K beweisen die Unabhängigkeit der Verarmungsfeldstärke des 2DEG von der Temperatur. Die temperaturunabhängigen Polarisationsgradienten an der AlGaN/GaN-Grenzfläche wurden aus dem Experiment mit Hilfe der Feldstärke im Bereich der Verarmung des Elektronengases bestimmt. Der Vergleich dieser Ergebnisse mit experimentellen Werten aus Röntgenmessungen, die den Al-Gehalt und die Gitterkonstanten der Proben liefern, zeigt leichte Abweichungen. Die Ursache dieser fehlenden Übereinstimmung liegt möglicherweise in einem falsch verwendeten Bowing-Parameter aus der Literatur.
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Tribologische Untersuchungen an dem tarsalen Hafthaarapparat von Spinnenbeinen. - 82 S Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2006
Es wurde die Reibung an der tarsalen Scopula von avicularia metallica in Abhängigkeit der Normalkraft und der Reibgeschwindigkeit untersucht und mit der Mikrostruktur korreliert. Dabei war die Reibung in distale Reibrichtung deutlich höher und besaß einen deutlich höheren Adhäsionsanteil als in proximale Richtung. Die Geschwindigkeitsabhängigkeit der Reibung zeigte einen linearen Verlauf, wobei der Anstieg in proximale Richtung deutlich kleiner als in distale Richtung ist. Nach Beendigung der Reibungsmessung wurden sekretähnliche Rückstände auf der Gegenprobe beobachtet. Die effektive Elastiziät konnte mit einem Wert in der Größenordnung von E*=10 KPa abgeschätzt werden.
Quanteneffizienzmessung an kristallinen Siliziumsolarzellen mit LED Biaslicht. - 84 S Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2006
In dieser Arbeit wird eine Verbesserung der Quanteneffizienzmessung an kristallinen Silizium Solarzellen vorgestellt. Der Ansatz dafür ist eine infrarote Biasbeleuchtung, die mittels LED erzeugt wird, die anstatt der standardmäßig genutzten Weißlichtquellen verwendet wird. Bei der Quanteneffizienzmessung wird die Solarzelle mit monochromatischen Licht beleuchtet und der zugehörige Kurzschlussstrom gemessen. Die Biasbeleuchtung wird dabei benötigt, um die Solarzelle in einen Zustand zu versetzen der normalen Betriebsbedingungen entspricht. Die LED Biasbeleuchtung stellt einen Arbeitszustand der Solarzelle ein, der mit dem unter Standardbedingungen sehr gut übereinstimmt. Der erzeugte Biasstrom dieser Beleuchtung ist jedoch um 70% kleiner als unter Standardbeleuchtung. Messungen und Simulationen mit dem Programm PC1D und Messungen konnten zeigen, dass die systematischen Abweichungen der Quanteneffizienz, die sich unter dieser infraroten Beleuchtung ergeben, klein sind im Vergleich zu den Abweichungen zwischen den führenden Messlaboren. Die Abweichung liegt zudem in der gleichen Größenordnung wie die Messunsicherheit des verwendeten Versuchsaufbaus, wenn eine starke Weißlicht-Biasbeleuchtung verwendet wird. Damit konnte die Anwendbarkeit der LED Biasbeleuchtung für die Quanteneffizienzmessung an kristallinen Silizium Solarzellen bestätigt werden. Der Vorteil, der sich durch die Verwendung von infraroter LED Biasbeleuchtung ergibt, ist der um 70% reduzierte Biasstrom. Dadurch wird das Signal-Rausch-Verhältnis bei der Messung um mehr als einen Faktor 3 verbessert. Zusätzlich sinkt mit dem abnehmenden Biasstrom auch die Anforderung an die Messelektronik, sodass auch für sehr große Solarzellen die verfügbare Technik verwendet werden kann. Der reduzierte Biasstrom ermöglich zudem eine Erweiterung des Messbereiches, da durch das verbesserte Signal-Rausch-Verhalten nun auch Wellenlängen der monochromatischen Beleuchtung mit nur geringer Bestrahlungsstärke stabile Signale bei der Analyse mit Lock-In Verstärkern liefern.
Präparation und Analyse von LLC-Silizium-Dünnschicht-Solarzellen. - 98 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Diplomarbeit, 2006
In der vorliegenden Diplomarbeit wird eine neuartige Technologie für kristalline Dünnschichten aus Silizium vorgestellt. Grundlage ist die schichtweise Kristallisation von amorphem Material mit dem Laser (Layered Laser Crystallization - LLC), die es bei glasverträglichen Temperaturen erlaubt, multikristallines Silizium zu erzeugen. Das Ziel ist die Herstellung eines photovoltaisch aktiven Schichtsystems, um daraus Solarzellen zu fertigen. Die von mir durchgeführten Arbeiten betreffen die Entwicklung und Anwendung von Präparationsmethoden für die Zellstrukturen aus LLC-Schichtsystemen als Vorbereitung zur Diagnostik. Ebenfalls werden eingeführte und am IPHT zugängliche Methoden zur Solarzellenanalyse im Hinblick auf deren Eignung zur Charakterisierung und damit zur Prozessoptimierung für LLC-Dünnschicht-Solarzellen getestet. Den Abschluss bildet die Optimierung des Dotierprozesses der Zellen und der Wasserstoff-Passivierung von Korngrenzen und Kristalldefekten.
Optimization in synthesis of carbon nanotubes and their analysis. - 103 S. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2006
Kohlenstoff Nanoröhrchen wurden per chemischer Gasphasenabscheidung hergestellt. Die Optimisierung von verschiedenen Einflussgrößen wurde durchgeführt und mit bestehenden Modellen verglichen. Analyse der verwendeten Katalysatorsysteme und hergestellten Kohlenstoffnanoröhrchen erfolgte mit Hilfen von XPS, AFM, EELS und TPD.
Moderne Methoden der Leistungshalbleiter-Elektronik : Untersuchungen zur Wirkung des 1064/1320nm Lasers an ausgewählten Strukturen. - 115 S. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2006
Elektronische Bauelemente werden aufgrund ihres hohen Integrationsgrades in ihrem Aufbau immer komplexer und die Leistungsdichte steigt. Um mit dieser rasanten Entwicklung auch von Seiten der Fehlerlokalisierung Schritt halten zu können, besteht die große Herausforderung darin, Bauelemente auch weiterhin zuverlässig und genau untersuchen zu können. Im günstigsten Fall sollten die dafür notwendigen Techniken nicht nur einfach und schnell zu bedienen, sondern auch zerstörungsfrei, sehr empfindlich und hoch ortsauflösend sein. Bisherige Standardmethoden wie Photonen-Emissions-Mikroskopie (PEM) und Flüssigkristall-Thermographie (LCT) stoßen dabei an ihre Grenzen. In der modernen Fehleranalyse kommen laserstimulierte Methoden mehr und mehr zum Einsatz, um sensibel und ortsgenau Defekte in elektronischen Schaltkreisen zu lokalisieren. Die Physik dieser Methoden ist zum Teil noch nicht vollständig verstanden. Diese Arbeit soll einen grundlegenden Beitrag zum Verständnis dieser Methoden liefern. Insbesondere für Leistungstransistoren, wie sie heutzutage in der Automobilindustrie verwendet werden, sind laserstimulierte Methoden sehr interessant. In der Regel verfügen die Leistungsbauelemente über mehrere Metallschichten auf der Oberfläche die eine herkömmliche Analyse fast unmöglich machen. In der vorliegenden Arbeit wurde die Wirkung der 1064/1320 nm-Laser auf einzelne Bauelemente sowohl von der Vorder- als auch von der Rückseite untersucht. Erstmalig wurden systematische Untersuchungen zur Wechselwirkung des 1064 nm-Lasers mit elektronischen Bauelementen mittels Light Induced Voltage Alteration durchgeführt. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der physikalischen Interpretation der beobachteten Signale. Die Messungen mit dem 1064 nm-Laser an der Diode zeigen Wechselsignale an den pn-Übergängen der untersuchten Struktur. Die Höhe des Spannungssignals ist im Wesentlichen durch den differentiellen Widerstand der Raumladungszone bestimmt. Je größer der Widerstand der Raumladungszone, umso größer ist das Wechselsignal. Für einen direkten Vergleich der Wärmewirkung zwischen dem 1064nm- und 1320 nm-Laser wurden Messungen an einem Bauelement durchgeführt, dessen U-I-Kennlinie einen ohmschen Leckstrom aufwies. Die Ergebnisse beweisen, dass am untersuchten System auch der 1064 nm-Laser einen Erwärmungseffekt hat. Beide Laser erwärmen dabei offensichtlich hauptsächlich Aluminium.
Construction of a low temperature magneto-optical kerr effect set-up and applicatiom on ferromagnetic oxide thin films. - 100 S. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2006
Magnetische Materialien spielen in der heutigen Technik eine große Rolle. Seit der Entdeckung des Magnetismus sind viele Untersuchungsmethoden entwickelt worden. Wir haben eine Messapparatur zur Bestimmung von Magnetisierungskurven bei tiefen Temperaturen aufgebaut. Die Messungen können in einem Temperaturbereich von 10K bis 300K bei einem maximalen Magnetfeld von 0.8T durchgeführt werden. Um unsere Messapparatur zu testen haben wir die magnetischen Oxide Fe3O4 und SrRuO3 benutzt. Um das Auflösungsvermögen unseres Versuchsaufbaus zu erhöhen, haben wir die erste Variante von einer Ein-Detektor Methode mit Lock-In Verstärker zu einer Zwei-Detektor Differenzmethode umgebaut. Das maximale Auflösungsvermögen liegt bei 2mdeg. Weitere Untersuchungen wurden an SrRuO3 und La(0,67)Sr(0,33)MnO3 Dünnschichten durchgeführt. Es war dabei von besonderem Interesse die magnetischen Anisotripieeigenschaften zu bestimmen. Außerdem wurde das Wachstum von NiFe2O4 Dünnschichten untersucht. Zwei Serien wurden mittels einer RF-Sputter Anlage hergestellt. Hauptaugenmerk lag dabei auf der Analyse der Oberflächenstruktur.
Aufbau eines Tieftemperatur-Rastertunnelmikroskops mit Spaltvorrichtung für den Betrieb in flüssigem Helium. - 57 S. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2006
In dieser Arbeit wurde ein Tieftemperatur-Rastertunnelmikroskop (STM) aufgebaut, welches die atomar aufgelöste Untersuchung von spaltbaren Proben im flüssigen Helium gestattet. Das STM besteht aus einer auf dem Prinzip des Röhrenscanners beruhenden Rastereinheit. Ein speziell entwickelter Spaltmechanismus erlaubt die Präparation sauberer Oberflächen geeigneter Kristalle in flüssigem Helium. Dieses System ermöglicht rastertunnelmikroskopische Untersuchungen an unterschiedlichen Materialklassen bei einer Temperatur von T = 4.2K. Anhand atomar aufgelöster STM-Aufnahmen der Graphit(HOPG)(0001)-Oberfläche wurden die beiden lateralen Rasterrichtungen des STM bei 300K und bei 4.2K kalibriert. Die Richtung senkrecht zur Probenoberfläche wurde bei 300K an den monoatomaren Stufen der Au(111)-Oberfläche kalibriert.
Untersuchung von Polymer/Fulleren Komposit-Solarzellen mittels Photoinduzierter Absorptionsspektroskopie. - 90 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Diplomarbeit, 2006
Ein wichtiger, die Effizienz organischer Solarzellen bestimmender Parameter ist das Produkt aus Lebensdauer m und Beweglichkeit t der Ladungsträger. Diese Größe muss durch Wahl geeigneter Materialien und Herstellungsmethoden optimiert werden. In dieser Arbeit wird das Produkt m*t positiver Polaronen in P3HT/PCBM-Komposit-Solarzellen mittels dynamischer photoinduzierter Absorptionsexperimente in Abhängigkeit von der anregenden Lichtleistung und der Temperatur an der fertigen Solarzelle bestimmt. Anhand von Untersuchungen der Rekombinationseigenschaften der Ladungsträger wird des weiteren diskutiert, ob das Produkt m*t die wesentliche physikalische Ursache für den Unterschied zwischen getemperter und ungetemperter Solarzelle dieses Typs sein kann.