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Der VECSEL (engl.: Vertical-External Cavity-Surface-Emitting-Laser) stellt eine effiziente und kompakte Bauform des Halbleiterlasers dar, die es möglich macht, hohe Ausgangsleistungen bei guter Strahlqualität zu erreichen. - VECSEL, die im Wellenlängenbereich zwischen 2 [my]m und 3 [my]m emittieren, können mittels (AlGaIn)(AsSb)-basierender Halbleiterstrukturen realisiert werden. In diesem Materialsystem treten starke temperaturabhängige physikalische Prozesse auf, die einer hohen Ausgangsleistung bei guter Temperaturstabilität des Lasers entgegenwirken. Dies muss bei der Konzeption effizienter VECSEL im Infrarot mitberücksichtigt werden. - In dieser Arbeit werden anhand der Leistungskenndaten unterschiedlicher im Bereich von 2 [mu]m emittierender VECSEL-Schichtstrukturen Möglichkeiten, wie durch Variation der Material- und Strukturparameter der Verlauf temperaturabhängiger Eigenschaften des Lasers beeinflusst werden kann, untersucht und diskutiert. Der Fokus liegt hierbei erstens auf dem Einfluss des temperaturabhängigen spektralen Überlapps zwischen dem optischen Materialgewinn und der Resonanz der Struktur, beschrieben durch den Gain Offset, und zweitens auf den Auswirkungen, die eine Verlängerung des aktiven Bereichs der Halbleiterstruktur auf die Leistungscharakteristik des VECSEL hat.

Polymere Solarzellen haben in der Vergangenheit gezeigt, dass sie trotz niedriger Wirkungsgrade gegenüber konventionellen Solarzellen wesentliche Vorteile besitzen. Diese bestehen einerseits in den geringen Produktions- und Energiekosten und andererseits in der Vielzahl von möglichen Anwendungen, die durch die Flexibilität von Substrat und den organischen Schichten gewährleistet wird. Durch die in der Vergangenheit vielfältig durchgeführten Optimierungsprozesse konnte man Wirkungsgrade von bis zu 6% erzielen, obwohl ein genaues Verständnis über die zu Grunde liegenden Prozesse bislang ausbleibt. Ein wesentlicher Einflussparameter auf die Effizienz der polymeren Solarzelle ist die Morphologie der aktiven Schicht, welche aus einer Mischung aus Donor- und Akzeptormaterial besteht. In bisherigen Arbeiten wurden meist nur Optimierungen hinsichtlich der Herstellungsparameter vorgenommen. Jedoch fehlt immer noch ein umfangreiches Verständnis darüber, welchen Einfluss diese Parameter auf die morphologischen Eigenschaften haben. Hierzu wurden in der vorliegenden Arbeit Morphologie-Eigenschafts-Korrelations-Untersuchungen vorgenommen, indem sowohl Tempertemperatur und PCBM-Konzentration systematisch variiert wurden. Die verwendeten Untersuchungsmethoden waren hierbei die optische Mikroskopie, die Rasterkraftmikroskopie, die spektrale Messung der Photolumineszenz und die der externen Quanteneffizienz, sowie die elektrische Charakterisierung mittels Strom-Spannungs-Messungen. - Aufgrund des gewählten Rasters und der beobachteten Phasenseparation konnte ein grobes Phasendiagramm erstellt werden. Dabei konnte gezeigt werden, dass die Unterschiede der Mischungsmorphologie zu einer Variation des Kurzschlussstromes von einer Größenordnung beitragen. Die Entmischung von Polymer und Fulleren in zwei Phasen wurde ab 150 [Grad] C beobachtet und führt bei geeignetem PCBM-Gehalt zu einem optimalen Verhältnis zwischen Exzitonentrennung an der Grenzfläche von Polymer zu Fulleren und dem Ladungsträgertransport über Perkolationspfade zu den jeweiligen Elektroden. Des Weiteren konnte ein Zusammenhang zwischen elektrischen Parametern und morphologischen Eigenschaften hergestellt werden.

Ziel der Arbeit war die Untersuchung der Stabilität von organischen Dünnschichttransistoren (OTFT) und Metall-Oxid-Halbleiter- (MOS)- Kondensatoren mittels elektrischer Stressmessungen. Die Diskussion der Ergebnisse erfolgte im Zusammenhang mit morphologischen Untersuchungen der Polymerfilme mittels Grazing Incidence X-Ray Diffraction (GIXD) sowie unter Berücksichtigung aktueller Literatur. OTFTs mit bottom- und top- Source/Drain-Kontakten (W/L=1000/30) wurden mit 30nm dickem SiO2 als Gate-Isolator und dem Polythiophen P3HT bzw. dem Polyvinylen TPD(4M)-MEH-PPV als aktive Schicht hergestellt. Die Transferkennlinie nach jedem Stressintervall wie auch der zeitabhängige Drain-Strom bei einer konstanten Gate-Source-Spannung wurden im linearen Bereich gemessen. Die elektrischen Messungen erfolgten bei einer konstanten Temperatur zwischen 240K und 340K in Stickstoff-Atmosphäre. Analog zu den Transistormessungen wurden quasi-statische CV-Messungen an runden MOS-Strukturen nach verschiedenen Stresszeiten und bei unterschiedlichen Temperaturen durchgeführt. Für beide Polymere verursachte der Stress mit einer negativen Gate-Source-Spannung eine negative Verschiebung der Transferkennlinien sowie der CV-Kurven, welche durch höhere Temperaturen verstärkt wurde. Die daraus resultierende negative Schwellspannungsänderung im OTFT verhielt sich zeitlich analog zu der negativen Änderung der Flachbandspannung im MOS-Kondensator. Im Gegensatz zu P3HT zeigte PPV keine vollständige Reversibilität der negativen Schwellspannungsverschiebung durch Stress mit einer positiven Gate-Source-Spannung. Dieser Effekt wurde nicht durch die Änderung der Temperatur beeinflusst. Dagegen erhöhte sich die positive Schwellspannungsverschiebung von top-Kontakt Transistoren mit P3HT während Stress mit einer positiven Gate-Source-Spannung signifikant mit höherer Temperatur. Dieses Verhalten wurde durch quasi-statische CV-Messungen an MOS-Kondensatoren bestätigt. Die Zufuhr von Luft verstärkte den Stresseffekt in PPV-OTFTs. In P3HT steigerte die Zunahme akzeptorischer Zustände während der Zufuhr von Luft die positive Schwellspannungsverschiebung verursacht durch Stress mit einer positiven Gate-Source-Spannung. Die Schwellspannungsänderung wurde kaum durch Stress mit einer negativen Gate-Source-Spannung kompensiert. Die Optimierung der Reinigungsprozeduren während der Synthese von P3HT bewirkte eine Verbesserung der Transistoreigenschaften sowie der Stabilität von OTFTs verbunden mit einer höheren Ordnung und eine größeren Zahl kristalliner Domänen im Polymerfilm. Zusammenfassend verstärkt sich der Stresseffekt in OTFTs wie auch in MOS-Kondensatoren mit höherer Temperatur, jedoch bleiben die prinzipiellen Tendenzen während Gate-Spannungsstress erhalten.

Das Ausbilden von so genannten Punktdefekten (z.B. elektrische Durchbrüche von Isolationsschichten) geht häufig mit einer Fehlfunktion des mikroelektronischen Bauteils einher und einer damit verbunden lokal erhöhten Wärmeproduktion. Für die Untersuchung der Nachweisbarkeit von thermischen Punktdefekten und den Einfluss einer zweiten Stack-Ebene wurde in dieser Bachelorarbeit auf geeignete Proben durch Platinabscheidung mit Hilfe eines Focused-Ion-Beams Defekte in der Größenordnung von 5 bis 10 æm erstellt, die minimale Verlustleistungen von wenigen æW aufweisen. Nach Messungen mittels LIT konnten die Abhängigkeiten grundlegender Parameter der Thermografie untersucht und eine Grenze für minimal nachweisbare Verlustleistungen von Punktdefekten bestimmt werden. Anschließend wurden die Proben mit einer zweiten Siliziumschicht versehen, die mit einer in der Industrie Verwendung findenden Klebefolie aufgebracht wurde. Die Platindefekte wurden nun durch diese beiden Schichten hindurch mit der Lock-In-Thermografie untersucht. Aus diesen Messdaten lässt sich eine Aussage gewinnen, in welchem Maße die Klebe- und Siliziumschicht über den Punktdefekten deren thermisches Signal beeinflusst und die Nachweisgrenze v. a. für Defekte mit sehr kleiner Verlustleistung verändert.

Am MPI für Plasmaphysik wird das lineare Laborexperiment VINETA betrieben, das der Grundlagenforschung auf dem Gebiet elektromagnetischer Plasmawellen und Instabilitäten dient. Die Plasmaheizung erfolgt mittels Helikonwellen, wodurch ein Niedertemperaturplasma hoher Plasmadichte erzeugt wird. Einen Schwerpunkt der Untersuchungen stellt die Driftwellenturbulenz dar, die eine entscheidende Rolle im Kontext des anomalen Transports in magnetisierten Plasmen spielt. Die turbulenten Fluktuationen in der Plasmadichte und des Plasmapotentials zeichnen sich durch die Bildung transienter raumzeitlicher Strukturen aus. Ihre Propagationseigenschaft und damit ihr Beitrag zum Plasmatransport senkrecht zum einschließenden Magnetfeld ist eine zentrale Fragestellung, die wesentlich durch die Flüssigkeitsdriften aufgrund der Plasmaprofile beeinflusst wird. Ziel der Bachelorarbeit ist die dreidimensionale Charakterisierung der zeitgemittelten Flüssigkeitsdriften in VINETA. Dies beinhaltet die hochaufgelöste Messung von Profilen der Plasmadichte, Elektronentemperatur und des Plasmapotentials mittels Sondentechniken zur Quantifizierung der Drift-geschwindigkeiten. Besonderes Augenmerk soll dabei auf Charakterisierung von Gradienten in den Geschwindikeitsprofilen gelegt werden, die zu einer Geschwindigkeitsverscherung führen können.