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Erstellt: Mon, 23 May 2022 08:35:18 +0200 in 1.9198 sec


Rothe, Karl;
Rasterkraftmikroskopie mit CO-funktionalisierten Spitzen an atomar manipulierten Phthalocyanin-Molekülen auf Ag(111). - Ilmenau. - 38 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2022

In dieser Masterarbeit werden Phthalocyaninmoleküle über kombinierte Tieftemperatur- Rastertunnel- und Rasterkraftmikroskopie mit CO-terminierten Spitzen unter Ultrahochvakuumatmosphäre auf einer Ag(111)-Oberfläche untersucht und hinsichtlich einer zuvor erfolgten spitzeninduzierten atomaren Manipulation charakterisiert. Über atomweise Entfernung des pyrrolischen Wasserstoffs aus dem molekularen Makrocyclus werden zwei weitere Modifikationen der Phthalocyaninmoleküle erzeugt. In topografischen Abbildungen mit submolekularer Auflösung wird eine Veränderung der Adsorptionsgeometrie aufgrund der Dehydrogenierung sichtbar, welche aus der Bindung der zentralen pyrrolischen Stickstoffatome zur Oberfläche resultiert. Die ortsaufgelöste Rasterkraftspektroskopie der chemischen Phthalocyaninstruktur mit Hilfe der CO-terminierten Mikroskopsonde zeigt die Zunahme der attraktiven Wechselwirkung zum Zentrum des Makrozyklus für alle Molekülspezies. Für die vollständig dehydrogenierten Phthalocyanine ist dieser Effekt besonders stark ausgeprägt. Die durch Rechnungen vorhergesagte Absenkung des zentralen molekularen Bereichs in Richtung Oberfläche lässt sich experimentell durch das Verschieben des Punktes maximaler Attraktion nachweisen.



Zier, Maximilian;
Berechnung und Simulation eines kapazitiven Mikrosystems. - Ilmenau. - 127 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2022

Diese Arbeit beschreibt die Entwicklung eines allgemeingültigen Analyseprozesses für die mechanische Untersuchung eines kapazitiven MEMS-Kraftsensors der 5microns GmbH, der auf die Verwendung kostenintensiver FEM-Lizenzen verzichtet. Dabei beschränken sich die Betrachtungen auf den durch Federn aufgehängten Teil des MEMS-Kraftsensors. Der vorliegende Entwurf wurde schrittweise mithilfe der Software GMSH partitioniert, vernetzt und diskretisiert. Anschließend erfolgte die Untersuchung der resultierenden Struktur auf mechanische Deformationen und auftretende mechanische Spannungen mithilfe einer innerhalb des FEM-Programms FreeFEM++ individuell entwickelten und angepassten Simulationsroutine. Parallel dazu wurde die numerische Lösung mit unterschiedlichen analytischen Abschätzungen verglichen, die sich aufgrund abnehmender Vereinfachung hinsichtlich ihrer Komplexität und Übereinstimmung voneinander abgrenzen. Die bisher verwendete analytische Dimensionierung trifft nicht zu und unterschätzt auftretende Deformationen und mechanische Spannungen. Deshalb wurde mithilfe des entwickelten Analyseprozesses der Einfluss der einzelnen geometrischen Abmessungen untersucht und in Kombination mit einer verringerten Zielauslenkung ein verbessertes Design erarbeitet. Nach diesem erreicht der Sensor eine Auslenkung von 50 [my]m bei einer maximalen mechanischen Spannung von 266 MPa. Dies entspricht bei der gleichen wirkenden Kraft von 100mN einer Absenkung der Auslenkung um 60 μm bei gleichzeitiger Minimierung der mechanischen Belastung um rund 260 MPa im Vergleich zum ursprünglichen Entwurf.



Stoß, Christian;
Eine Datenanalyse am ATLAS Detektor für die Suche nach Instantonen in der Quantenchromodynamik. - Ilmenau. - 42 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2022

Das Standardmodell der Teilchenphysik vereinheitlicht drei der vier fundamentalen Wechselwirkungen und ist die präziseste Theorie, die wir in der Physik haben. Trotz ihrer großen Übereinstimmung mit experimentellen Ergebnissen enthält sie bisher noch ungeklärte Fragen. Beispielsweise kann die Materie-Antimaterie Asymmetrie nicht erklärt werden. Eine mögliche Lösung könnten Instantonen sein. Dabei handelt es sich um nicht-störungstheoretisch beschreibbare Pseudoteilchen, die von einem Vakuumzustand in der Yang-Mills Theorie in einen anderen tunneln können. In der starken Wechselwirkung, welche durch die Quantenchromodynamik beschrieben wird, könnten solche Instantonen entstehen und anschließend in Gluonen, rechtshändige Quarks und linkshändige Antiquarks zerfallen. Bisher gibt es jedoch keinen experimentellen Nachweis für die Instantonenlösung. Deshalb wird in dieser Arbeit eine Suche nach Instantonen in der Quantenchromodynamik mit einer invarianten Masse von etwa 50 GeV mithilfe von Daten des ATLAS Detektors durchgeführt. Dazu werden mittels einer Monte-Carlo Simulation über das mögliche Verhalten von Instantonen innerhalb des ATLAS-Detektors Observablen gesucht, bei denen sich die Instantonensimulation wesentlich von dem ebenfalls simulierten soft-QCD Hintergrund unterscheiden. Durch Abgleich mit den Daten des ATLAS, welche eine Luminosität von L = 10^34 cm-2 s-1 haben, kann eine Ausschlussgrenze für die Existenz von Instantonen angegeben werden, oberhalb der Instantonenevents in den gemessenen Daten auszuschließen sind. Außerdem wird mithilfe der Methode der kleinsten Quadrate der wahrscheinlichste Bereich ermittelt, in denen Instantonenevents innerhalb der Daten zu erwarten sind. Damit kann innerhalb dieser Arbeit ein weiterer Hinweis auf die Existenz von Instantonen in der Quantenchromodynamik gefunden und ein Bereich, der sich für weitere Analysen eignet, identifiziert werden.



Kögler, Maximilian;
Strain tuned electronic properties of the transition metal dichalcogenide 2H-NbSe2 : an angle resolved photoemission spectroscopy study. - Ilmenau. - 72 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2021

Um mit den anhaltend gesteigerten technologischen Anforderungen Schritt halten zu können, müssen quantenphysikalische Effekte verstanden und auf spezielle Anwendungen zugeschnitten werden. Materialien, die Quanteneffekte beherbergen, nennt man Quanten Materialien. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit einem Vertreter dieser Quanten Materialien, nämlich dem Übergangsmetalldichalkogenid (TMDC) NbSe2. In NbSe2 stellen die elektronischen Eigenschaften ein Produkt des Zusammenspiels aus zweidimensionalem Charakter, Kristallsymmetrien und gigantischer Spin-Bahn-Kopplung (SOC) dar. Zunächst wird eine Methode vorgestellt, NbSe2 einachsig entlang einer Hauptsymmetrierichtung zudehnen. Anschließend dient winkelaufgelöste Photoemissionsspektroskopie (ARPES) zur direkten Bestimmung von dehnungsinduzierten Änderungen in seiner elektronischen Bandstruktur. Das hier durchgeführte Experiment wird zum Verständnis der beinhalteten Mechanismen beitragen und dadurch maßgeschneiderte Strain- und Spintronik-Anwendung aus Übergangsmetalldichalkogeniden weiter vorantreiben.



Schulte, Stefan;
Tuning Yu-Shiba-Rusinov resonances by single-molecule chemistry in a scanning tunnelling microscope. - Ilmenau. - 49 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2021

Mithilfe der Spitze eines Rastertunnelmikroskops werden chemische Reaktionen an einzelnen organischen 5,10,15,20-Tetrakis(4-bromphenyl)-porphyrin-Co Molekülen, die auf einer supraleitenden Pb(111) Oberfläche adsorbiert sind, ausgelöst. Es werden zwei chemische Reaktionen, die Dehalogenierung sowie die Dephenylierung der Moleküle, durchgeführt. Die chemische Zusammensetzung der Reaktionsprodukte sowie ihre jeweilige Adsorptionsgeometrie auf der Oberfläche werden anhand von Molekülorbitalspektren identifiziert. Spektren des differentiellen Leitwerts der supraleitenden Zustandslücke dienen dazu, die Wechselwirkung des magnetischen Moments der Moleküle mit der supraleitenden Oberfläche zu untersuchen. Intakte und dehalogenierte Moleküle zeigen keine Wechselwirkung dieser Art. Vollständig dephenylierte Moleküle jedoch weisen Yu-Shiba-Rusinov-Zuständen innerhalb der supraleitenden Zustandslücke auf, die aufgrund einer Kopplung des magnetischen Moments mit Cooper-Paaren des Substrats entstehen. Die energetische Position der Zustände sowie ihr spektrales Gewicht deuten auf eine schwache Wechselwirkung mit der Oberfläche hin. Das magnetische Moment der vollständig dephenylierten Moleküle wird auf das Auftreten eines unbesetzten Molekülorbitals zurückgeführt. Die Kohärenzlänge und der Fermi Wellenvektor des Substrats sind als charakteristische Längen in der räumlichen Abschwächung der Yu-Shiba-Rusinov-Zustände erkennbar.



Tayo, Joel;
Oberflächenuntersuchungen an den ionischen Flüssigkeiten EMIm[Tf2N] und BMP[Tf2N] in Verbindung mit Li[Tf2N] und dem Zwitterion Vinyl-Im(C3)-SO3. - Ilmenau. - 98 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2021

Die chemische und elektronische Struktur der Oberfläche von Elektrolyten wurde mittels Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS) analysiert. Die untersuchten Elektrolyte bestehen aus einer ionischen Flüssigkeit (IL), in der ein oder zwei Salze aufgelöst sind. Als Lösungsmittel wird entweder EMIm[Tf2N] oder BMP[Tf2N] verwendet. Binäre Elektrolyte entstehen durch das Mischen einer IL mit unterschiedlichen Konzentrationen des Lithiumsalzes Li[Tf2N]. In den binären Proben wurde eine Anreicherung von Lithium bestätigt. Diese tritt ab einer Konzentration von 0,2 M Li[Tf2N] in BMP[Tf2N] und ab 0,5M Li[Tf2N] in EMIm[Tf2N] auf. Es wurde nachgewiesen, dass binäre Elektrolyte mit EMIm[Tf2N] für Salzkonzentrationen ≥ 0,5M nicht stabil gegenüber der monochromatischen Al-Kα Röntgenstrahlung sind. In ternären Systemen wurden das Lithiumsalz Li[Tf2N] und das zwitterionische Salz Vinyl-Im(C3)-SO3 in jedem IL aufgelöst. An der Oberfläche der ternären Proben mit BMP[Tf2N] konnte kein Zwitterion nachgewiesen werden und es wurde eine Anreicherung von Lithium beobachtet. An der Oberfläche der anderen ternären Proben wurde kein Lithium nachgewiesen und die Anhäufung von Zwitterionen wurde bestätigt.



Bohlemann, Chris Yannic;
FTIR-Untersuchungen an Arsen-terminierten Silizium(100)-Oberflächen. - Ilmenau. - 48 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2021

Die Ober- und Grenzflächen spielen eine zentrale Rolle für die Funktionsweise von Bauelementen der Optoelektronik sowie der Micro- und Nanotechnologie. Die Arsen-terminierte Silizium(100)-Oberfläche, die als virtuelles Substrat für das Aufwachsen von optoelektronischen Anwendungen wichtiger direkter Halbleiter verwendet werden kann, ist ein Beispiel dafür. In dieser Arbeit wurde diese Oberfläche erstmals mit polarisationsabhängiger Fourier-transformierter Infrarotspektroskopie untersucht. Hierbei konnte durch die Kombination mit RAS-, LEED- und XPS-Messungen die Anwesenheit von Monohydriden an asymmetrischen As-Si-Dimeren nachgewiesen und ein bereits vorhandenes Modell der Oberfläche angepasst werden. Des Weiteren wurde eine bisher unbekannte, durch oberflächennahes Arsen verursachte Absorptionsbande zwischen 2272 1/cm und 3000 1/cm gefunden.



Bratek, Dominik;
STM-Untersuchung von Antiphasendomänen in GaP-Nukleationsschichten, präpariert auf As-terminierten Si(100)-Oberflächen. - Ilmenau. - 46 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2021

In dieser Arbeit wurden zwei auf Si(100):As-Oberflächen, mit einer Fehlorientierung von 0.1&ring; in <111>-Richtung aufgewachsene GaP Schichten, mit den Dicken 5 nm und 10 nm detailliert mittels Rastertunnelmikroskopie untersucht. Dabei wurden insbesondere die Antiphasendomänen und Antiphasengrenzen abgebildet und analysiert. Zunächst konnte die P-reiche (2×2)/c(4×2) Oberflächenrekonstruktion mit atomarer Auflösung nachgewiesen werden. Ebenfalls konnte das Dimer-flipping, ein Wechsel der Dimerverkippung, an mehreren Stellen beobachtet werden. Weiterhin konnten verschiedene Formen und Größen von Antiphasendomänen gefunden werden. Die meisten Antiphasendomänen sind in ihrer Ausdehnung parallel zu den Stufenkanten größer als senkrecht dazu. Auf der einen Seite ist ihre Grenze typischerweise gerade, auf der anderen Seite unregelmäßig und konvex. Dies lässt vermuten, dass die Antiphasen immer dort entstehen, wo entlang der Stufenkanten des Substrats auf dem Substrat Reste der Minoritätsdomäne verblieben waren. Des Weiteren wurden an vielen Stellen Gräben parallel zu den Stufenkanten des Substrats gefunden. An vielen Stellen befanden sich kleine Antiphasendomänen innerhalb solcher Gräben. Darauf aufbauend ergibt sich die Vermutung, dass es sich bei den Gräben um Residuen darunterliegender vergrabener Antiphasendomänen handelt. Zuletzt konnte ein Modell des Antiphasenübergangs erstellt werden. Der Übergang zwischen den Domänen kann demnach, mit Ausnahme der homopolaren Ga-Ga bzw. P-P Bindung, ohne weitere Defekte erfolgen. Allerdings tritt diese idealisierte Grenze bei den beobachteten Antiphasengrenzen nur an wenigen Stelle in dieser Form auf. Tatsächlich sind an den meisten APBs zahlreiche Defekte und unregelmäßige Verläufe zu beobachten.



Noßmann, Bastian;
Einfluss der atomaren Umgebung einzelner auf V3Si(100) adsorbierter Fe-Atome auf die lokale Spektroskopie von Yu-Shiba-Rusinov-Zuständen mit einem Rastertunnelmikroskop. - Ilmenau. - 98 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2021

Mit einem Tieftemperatur-Rastertunnelmikroskop wurde eine V3Si(100)-Probe im Ultrahochvakuum mit einer normalleitenden Au- und supraleitenden Pb-Spitze erforscht. Der Fokus dieser Arbeit liegt sowohl auf strukturellen Gegebenheiten als auch auf der Wechselwirkung mit einzeln adsorbierten, magnetischen Eisenatomen. Die komplexe Präparationsprozedur hat nicht nur zur bereits bekannten Zickzack-Dimer-Rekonstruktion geführt, sondern auch zwei völlig neue Erscheinungsformen der V3Si(100)-Oberfläche hervorgebracht. Die nachträglich bei tiefen Temperaturen aufgedampften Eisenatome wurden charakterisiert. Im Gegensatz zur Spektroskopie von Defekten, die keine Unterschiede zum Rest der sauberen Oberfläche aufzeigten, sind insbesondere die durch die Fe-Atome induzierten Deformationen der Bardeen-Cooper-Schrieffer-Zustandslücke, welche abhängig vom Adsorptionsplatz sind, hervorzuheben. Durch die Verwendung einer supraleitenden Pb-Spitze konnte der Einfluss der Kammertemperatur so weit reduziert werden, dass teilweise sogar einzelne Yu-Shiba-Rusinov-Peaks aufgelöst werden konnten. Dies erzielt vor allem bei ortsaufgelösten Messungen eine deutliche Verbesserung im Vergleich zur Verwendung der normalleitenden Au-Spitze. Die mit der Asymmetrie der auftretenden Peak-Höhen zusammenhängende Kopplungsstärke kann sich mit zunehmendem Abstand zum Zentrum eines Fe-Atoms so verändern, dass eine Inversion in der Intensität innerhalb der Yu-Shiba-Rusinov-Paare stattfindet. Darüber hinaus konnten die Reichweite dieser Zustände und die dazugehörigen Fermi-Wellenvektoren für unterschiedliche Adsorptionsplätze und Rekonstruktionen bestimmt werden. Abschließend wurde eine stromabhängige Spektroskopie eines Fe-Atoms mit einer normalleitenden Au-Spitze durchgeführt.



Gampert, Henrik Peter;
Tieftemperaturmessungen der Diffusion und der Relaxationszeiten verschiedener Salzlösungen in Mojave Mars Simulant Böden. - Ilmenau. - 75 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2021

In der Arbeit wurde die Eignung von NMR-Spektroskopie zur Messung der Diffusion von Wasser auf dem Mars untersucht. Hierzu wurde Marsbodensimulant mit Perchloratlösungen gemischt und anschließend unter Mars-üblichen Temperaturen in einem High-Field NMR untersucht.