Untersuchung dielektrischer Schichtsysteme für multispektrale Bildgebungsanwendungen. - 91 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016
Das Hauptziel der vorliegenden Arbeit ist die Untersuchung eines optischen Bauelements für die multispektrale Snapshot Bildgebung. Dieses Bauelement wird als Resonant Tunneling Prisma (RT Prism TM) bezeichnet. Es spaltet einfallende elektromagnetische Strahlung in mehrere Wellenlängenkanäle auf. Es wird ein Messaufbau dargelegt, welcher die multispektrale Bildgebung auf Grundlage des Prismas demonstriert. In der Arbeit werden die optischen Eigenschaften von dielektrischen Vielschichtsystemen numerisch untersucht. Die Untersuchungen erfolgen mittels Transfermatrixformalismus. Dabei wird gezeigt, wie ein dreischichtiges System aus dem sogenannten Frustrated Total Reflection Interference Filter, durch die Erweiterung auf ein fünfschichtiges System für die multispektrale Bildgebung optimiert werden kann. Die numerischen Ergebnisse werden mit den experimentellen Eigenschaften des Prismas verglichen und diskutiert. Es wird gezeigt, wie multispektrale Bilder durch einen Messaufbau mittels des Prismas aufgenommen werden können. Es wird eine Messmethode dargelegt, welche zur Bestimmung der Wellenlängen der transmittierten Kanäle geeignet ist. Weiterhin wird eine Methode gezeigt, übliche Kamerasensoren zu eichen, um sie für Messzwecke verwenden zu können. Um die transmittierten oder reflektierten Intensitäten der Pixel der aufgenommenen Bilder zu bestimmen, wird eine Methode zur Auswertung der Bilder beschrieben. Die Ergebnisse der Arbeit zeigen, dass es prinzipiell möglich ist multispektrale Snapshot Bildgebung auf Basis des RT Prismas zu betreiben.
http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/857202758schmi.txt
Systematic ab initio study of structure, thermodynamic stability, and electronic properties of mixed Pb:Sn methylammonium halide perovskites. - 66 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016
Aufgrund ihrer vielfältigen elektronischen Eigenschaften, preiswerten Herstellungsmethoden und schnell steigender Leistung, zählen hybride organisch-anorganische Perowskite zu vielversprechenden photovoltaischen Materialien. In dieser Arbeit werden Struktureigenschaften, thermodynamische Stabilität und elektronische Bandstrukturen von CH3NH3PbxSn(1-x)X3 Perowskiten mit X=I,Br,Cl mittels DFT Methoden untersucht. Es wurde gefunden, dass die gemischten Verbindungen mit unterschiedlichen Pb:Sn Stöchiometrien ab Raumtemperatur stabil sind. Die abgeschätzten Bandlückenwerte ändern sich nicht-linear mit der Änderung der Pb:Sn Stöchiometrie, dabei wurden die minimalen Werte bei dem 1:1 Verhältnis gefunden. Die gemischten Verbindungen mit X=I haben vielversprechende Eigenschaften für einfache Solarzellen gezeigt, während die Verbindungen mit X=Br,Cl in Tandem-Solarzellen Anwendung finden könnten. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die gemischten Pb:Sn Perowskiten von großem Interesse für weitere theoretische und experimentelle Forschung sind.
http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/856295140korsh.txt
Untersuchung einer alternativen Methode zur Evaluierung von Wasserpermeationsbarrieren und -verkapselungen. - 63 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016
Im Rahmen dieser Masterarbeit wurde das fluoreszierende Farbstoffmolekül Rubren hinsichtlich seiner Eignung als Sensormaterial zur Bestimmung der Wasserdampfdurchgangsrate von Barrierefolien untersucht. Als Referenzmethode wurde ein Calcium-Test aufgebaut und in Vergleichsexperimenten genutzt. Die Untersuchung der Empndlichkeit von Calcium und Rubren an Luft ergab, dass die mittels Rotationsbeschichtung hergestellten Rubrenfilme amorph sind. Weiterhin zeigte sich, dass Rubren nur unter Beleuchtung mit den Gasen der Atmosphäre reagiert und die Intensität der Beleuchtung bei weitestgehend reinen Rubrenlmen der limitierende Faktor ist. Der Vergleich von amorphen mit kristallinen Rubrenlmen zeigte, dass die amorphen Filme unter Beleuchtung über 2500 mal schneller mit Luft reagieren als die kristallinen. Trotz der hohen Sensitivität der amorphen Rubrenlme konnte der Rubren-Test nicht die aus dem Calcium-Test erwarteten Ergebnisse in Bezug auf die Bestimmung der Wasserdampfdurchgangsrate reproduzieren. Daraus lässt sich schließen, dass Rubren kein geeignetes Material für die Bestimmung von Wasserdampfdurchgangsraten ist. Aufgrund der hohen Sensitivität von Rubren an Luft sollte sich die entwickelte Methode jedoch für die Bestimmung von Sauerstoffdurchgangsraten eignen.
Herstellung und Charakterisierung von optischen Gittern unter Zuhilfenahme der Selbstorganisation von Copolymeren. - 41 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016
In dieser Bachelorarbeit wurden Drahtgitterpolarisatoren unter Verwendung selbstorganisierender Blockcopolymere hergestellt und deren Polarisationswirkung analysiert. Dabei kamen standardlithografische Verfahren zur Strukturerzeugung, Methoden zur Ausrichtung der Blockcopolymere sowie Strukturübertragungsprozesse wie reaktives Ionenätzen, thermisches Bedampfen und Lift-off zum Einsatz. Die Charakterisierung der erstellten Proben erfolgte mittels Bestimmung des Polarisationsgrades an einem Spektralphotometer. Hier konnte eine nennenswerte polarisierende Wirkung nachgewiesen werden. Die gewonnenen Ergebnisse werden in der Arbeit diskutiert.
Schwingungsspektroskopie an organischen Molekülen und Halbleiteroberflächen. - 78 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016
In dieser Arbeit werden die Systeme: Dibenzotetraphenylperiflanthen (DBP) auf Gold(111) sowie die mit Wasserstoff passivierte Galliumnitrid (1-100)-Oberfläche mittels hochaufgelöster Elektronenenergieverlustspektroskopie (HREELS) charakterisiert.
http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/853485313rink.txt
Untersuchung des Einflusses der Nanostruktur auf oleophobes und oleophiles Benetzungsverhalten. - 60 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016
Das Ziel der vorliegenden Masterarbeit ist die systematische Analyse stochastisch nanorauer Oberflächen zur Eruierung topografischer Schlüsselparameter für oleophiles und oleophobes Benetzungsverhalten. Dies beinhaltet die Konzipierung sowie Realisierung einer Benetzungsmethode für Unterwasseranwendungen. Auf diese Weise kann ein Vergleich des Benetzungsverhaltens von Öl an Luft und Öl unter Wasser erfolgen. Über die Sol-Gel-Synthese wurden stochastisch raue Schichten aus Aluminiumoxid hergestellt, die sich durch eine gezielte systematische Rauheitsabstufung im Nanometerbereich sowie ein hygrophiles Benetzungsverhalten an Luft auszeichnen. Das Aufbringen einer Deckschicht mit einer niedrigen Oberflächenenergie ermöglicht die Hygrophobierung der Dünnschichten an Luft. Die angestrebten Rauheitsabstufungen wurden experimentell mittels Synergie von rasterkraft- und rasterelektronenmikroskopischen Messungen bestätigt. Eine quantitative Bewertung erfolgte über die spektralen Leistungsdichtefunktionen und den daraus ermittelten Benetzungsparametern KB. Die Benetzungseigenschaften beschichteter Oberflächen gegenüber Öl wurden an Luft sowie unter Wasser über den makroskopischen Kontaktwinkel charakterisiert. Die hygrophile Probeserie wurde als stark oleophil an Luft klassifiziert. Mit zunehmender Rauheit wies diese eine Erhöhung des oleophoben Benetzungsverhaltens unter Wasser und somit eine Benetzungsumkehrung gegenüber dem System an Luft auf. Infolge der systematischen Aufrauhung zeigte die hygrophobe Probeserie eine Zunahme des oleophoben Verhaltens an Luft, während diese bei Unterwassermessungen oleophiler wurden. In dieser Arbeit wurden erstmals empirisch qualitative und quantitative Korrelationen zur Oleophilie und Oleophobie an Luft und unter Wasser für stochastisch nanoraue Oberflächen hinsichtlich ihrer Topografie bzw. Morphologie analysiert.
http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/848716299pfeif.txt
Adsorption geometry and electronic properties of manganese phthalocyanine on Au(110) from submonolayer coverages to ultrathin molecular films. - 75 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016
Erzeugung funktioneller molekularer Strukturen, die durch das Bottom-Up-Prinzip entstehen, wird zum zunehmend erwarteten technologischen Durchbruch. Die vorliegende Untersuchung der Adsorption von Mangan Phthalocyanin auf der hoch-plastischen und anisotropen Au (110) - Oberfläche ist ein Versuch, die Prozesse der Selbstorganisation in Nanoskala, in einem metall/metall-organischen System zu beschreiben. Mit der Rastertunnelmikroskopie untersucht wurde die Morphologie von MnPc auf Au (110) mit niedrigen Submonoschicht-Bedeckung bis zu einem dünnen Film. Eine Reihe von großskaligen Strukturen im Wachstum einer Monoschicht wurde identifiziert und deren Geometrie wurde beschrieben. Auch die elektronischen Eigenschaften der MnPc in verschiedenen ausgewählten Adsorption-Konfigurationen wurden untersucht. Eine vielfältige und gut definierte Morphologie dieses Systems ermöglichten eine systematische Analyse der Ergebnissen der Tunnelspektroskopie. Dementsprechend wurde eine Reihe von Tunnelspektroskopie-Messungen durchgeführt und daraus die HOMO-LUMO-Lücke für die chemisorbierten MnPc auf Au (110) geschätzt. Die Karten der lokalen Zustandsdichte lösten die Geometrie der Molekülorbitale in adsorbierter MnPc auf. Darüber hinaus zeigten die I/U-Spektren der Doppelschicht MnPc auf Au (110) klare Eigenschaften der negativen differenziellen Leitfähigkeit (NDC), die bei positiver und bei negativer Tunnelspannung auftreten. Um den Ursprung dieses Phänomens zu untersuchen, wird ein Modell der Doppeltunnelbarriere (DBTJ) vorgeschlagen. Anschließend wurden die Ergebnisse der numerischen Simulation mit den experimentellen Befunden verglichen.
Charakterisierung eines chromatisch konfokalen Sensors für Topographiemessungen. - 65 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016
Ein chromatisch konfokaler Sensor wird im Rahmen dieser Arbeit charakterisiert. Dabei handelt es sich um einen optischen Topographiesensor. Es wird untersucht, ob dieser Sensor im Gegensatz zu vielen anderen optischen Topographiesensoren unabhängig von verschiedenen Oberflächeneigenschaften messen kann. Die betrachteten Eigenschaften sind das Material, die Geometrie und die Rauheit der Oberfläche. Zuerst wird an Normalen festgestellt, welche Messgrößen mit dem Sensor bestimmt werden können. Weiterführend wird der Einfluss der erwähnten Oberflächeneigenschaften auf das Messverhalten des Sensors untersucht. Als Referenz werden dazu noch zwei weitere Messverfahren herangezogen, die Weißlichtinterferometrie und die Fokusvariation. Es zeigt sich, dass die Messqualität des Sensors nicht unabhängig von diesen Oberflächeneigenschaften ist. Gerade das Zusammenwirken von Geometrie und Rauheit hat einen großen Einfluss.
http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/846564076miche.txt
Selbstkatalytisches Wachstum von Indiumarsenid Nanodrahtstrukturen auf Silizium(111) : systematische Untersuchungen zur Vorbehandlung sowie Prozessparameter. - 89 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016
In der vorliegenden Arbeit wird das selbstkatalytische Indiumarsenid Nanodraht-Wachstum hinsichtlich der Silizium-Vorbehandlung und verschiedener Prozessparameter analysiert. Weiter findet eine Untersuchung der für das Wachstum notwendigen Siliziumoxidschicht statt. Ziel der Arbeit ist es, den Einfluss verschiedener Prozessparameter auf das Wachstum zu verstehen und Möglichkeiten zu finden, dieses zu beherrschen. Um dies zu untersuchen sind die Indiumarsenid Nanodrähte in einer Anlage für metallorganische Gasphasenprozesse (MOCVD) auf Silizium(111)0˚ hergestellt worden. Die Ergebnisse zeigen, dass die Dicke der Siliziumoxidschicht, welche durch das Spülen mit Milliporewasser aufgebracht wird, einen entscheidenden Einfluss auf das selbstkatalytische Nanodraht-Wachstum sowohl quantitativ als auch auf die Wachstumsrichtung hat. Messungen mittels Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS), mit dem Rasterelektronenmikroskop (REM) und dem Rasterkraft-mikroskop (AFM) ergaben, dass bei einer Oxidschichtdicke von 18 âÅ (60 Sek. Spülzeit), in Bezug auf senkrechte InAs-Nanodrähte, das beste Wachstumsergebnis erzielt wurde. Die zusätzliche Oxidation an der Luft zeigt dagegen, im für diese Arbeit relevanten Zeitrahmen, nur einen vernachlässigbaren Einfluss. Durch ein Annealing im Reaktor (bei 635˚C; zehn Min.) werden eine Reduzierung der Siliziumoxidschichtdicke, sowie die Öffnung von Poren erreicht. Des Weiteren ist eine Minimierung des Wachstums, in die zur senkrechten alternativen (111)-Wachstumsrichtungen, durch eine fünfminütige Arsen-Terminierung der Oberfläche erreicht worden. REM-Aufnahmen verdeutlichen, dass die Kombination aus Terminierung und Katalysatorzugabe (zehn Sek. langen In-Push) das beste Wachstumsergebnis, in Bezug auf senkrecht gewachsene Drähte, liefert. Weiter werden die Abhängigkeiten der Wachstumsraten in (111)- und (1-10)-Richtung von verschiedenen Prozessparametern (Wachstumszeit, Wachstumstemperatur, V/III-Verhältnis und V/III-Flussmenge) dargelegt. Abschließend ist eine Möglichkeit untersucht worden, mit Hilfe von zwei verschiedenen Al2O3-Schablonen-Typen, eine regelmäßige Anordnung der InAs-Nanodrähte zu erreichen.
Detaillierte Analyse der InSi-Sii-Defektkinetik. - 48 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016
In dieser Arbeit wird die Temperaturabhängigkeit des ASi-Sii-Defekts für Indium-dotiertes CZ-Silizium untersucht. Dafür wurden Messungen nach dem MWPCD-Verfahren (microwave-detected photoconductance decay) durchgeführt. Die Ergebnisse der Messungen werden auf Basis des ASi-Sii-Defektmodells diskutiert. Es konnte eine Licht-induzierte Degradation der Ladungsträgerlebensdauer beobachtet werden. Dieser Prozess lässt sich in eine schnelle und eine langsame Komponente unterteilen, welche durch Elektroneneinfang und -Rekombination mit einem Loch des Valenzbandes erklärt werden. Die Messungen zeigen, dass beide Komponenten eine Temperaturabhängigkeit aufweisen. Mit Hilfe einer Arrhenius-Darstellung und den ermittelten Defektgenerationsraten werden die Aktivierungsenergien der Komponenten ermittelt. Stoppt man die Beleuchtung nach der schnellen Komponente der Degradation, so ist der Prozess reversibel und ein Anstieg der Lebensdauer auf den Anfangswert kann beobachtet werden. Auch dieser sogenannte Annihilationsprozess ist Temperaturabhängig. Analog zur Degradation wird mit einer Arrhenius-Darstellung die Annihilationsenergie bestimmt. Abschließend werden die Ergebnisse mit Tief-Temperatur-Photolumineszenzmessungen an Bor-dotierten Proben verglichen.