Materialwissenschaftliche Beurteilung von Werkstoffkombinationen für die Photokatalyse. - Ilmenau. - xvii, 104 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Diplomarbeit 2022
In der Umwelttechnik gibt es einen großen Bedarf an Verfahren für den Abbau von Gefahr- und Problemstoffen. Ziel der Arbeit ist es, ein reproduzierbares und gut skalierbares Verfahren zur Abscheidung von photokatalytisch wirksamen Substanzen auf verschiedenen Trägermaterialien zu entwickeln. Dazu wurde eine geeignete Apparatur konstruiert und gefertigt. Die verwendeten Ausgangsstoffe sind kommerziell erhältliche Faserträgermaterialien und photokatalytisches Pulver. Die Proben werden materialwissenschaftlich begutachtet. Die Eignung der so hergestellten Proben, als Photokatalysator in einem kommerziell erhältlichen Luftreinigungsgerät wird untersucht und diskutiert. Die erzielten Abbauraten für einen beispielhaften Luftschadstoff sind vergleichbar mit kommerziellen Systemen.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2021
Neben der begrenzten Reichweite ist die lange Ladezeit der Batterie eines der Hauptargumente gegen den Umstieg auf batterieelektrische Fahrzeuge. Um den Zielkonflikt zwischen hoher Energiedichte und Ladezeit zu entschärfen, sind vor allem ausgereifte Schnellladealgorithmen entscheidend. Die Auslegung dieser erfolgt meist mittels vereinfachter Zellmodelle, wobei Inhomogenitäten in und zwischen den Zellen nicht ausreichend berücksichtigt werden. Aufgrund der steigenden Anzahl an parallel und seriell verschalteten Zellen zur Erreichung immer höherer Kapazitäten und Spannungsniveaus steigt die Auftretenswahrscheinlichkeit von Inhomogenitäten. Ziel dieser Arbeit ist die Untersuchung zweier Ladeverfahren im Hinblick auf Inhomogenitäten auf Zell- und Modulebene, sowie die Ableitung von Implikationen für die Auslegung von Schnellladeverfahren. Dazu wurden die Sensitivitäten eines spannungsgeführten Ladeverfahrens und eines Stromstufenladeprofils gegenüber den Inhomogenitäten analysiert und verglichen. Zur Erreichung der Zielsetzung wurde ein Simulationsmodell aus elektrochemischen, elektrischen und thermischen Teilmodellen optimiert und Inhomogenitäten implementiert. Dabei wurde auf Modulebene insbesondere auf die Verschaltungsart sowie bei Parallelschaltung auf die Anzahl der miteinander verschalteten Zellen eingegangen. Die Ergebnisse zeigen, dass spannungsgeführte Ladeverfahren wesentliche Vorteile gegenüber Stromstufenladeprofilen, vor allem bei Innenwiderstandsänderung, besitzen. Bei serieller Verschaltung schützt die Auslegung auf die höchste Zellspannung und niedrigste Zelltemperatur beide Ladeverfahren effektiv vor kritischen Anodenpotentialen bei Inhomogenitäten. Aufgrund der sich einstellenden Spannungsunterschiede kann es jedoch zu einem Balancing-Bedarf nach Beendigung des Ladevorgangs kommen. Bei paralleler Verschaltung von Zellen konnten kritische Anodenpotentiale zum Ende des Ladevorgangs bei Innenwiderstands- und Ladezustandsabweichungen auf unterschiedliche Ladungseinträge in den Zellen zurückgeführt werden. Diese haben eine open circuit voltage (OCV)-Differenz zur Folge, was zu einer erhöhten Ladestrombelastung von Zellen mit geringerer Schnellladefähigkeit führt. Die Folge ist ein Absinken des Anodenpotentials bei allen Ladeverfahren. Bei spannungsgeführten Ladeverfahren führt die state of charge (SOC)-Differenz zusätzlich zu negativen Auswirkungen auf die Regelung, da der SOC in die Berechnung der Sollspannung eingeht. Um diesem Effekt entgegen zu wirken, wurde ein SOC-Korrekturfaktor am Bespiel von Temperaturinhomogenitäten entwickelt und erfolgreich angewendet. Die Ergebnisse zeigen den Bedarf der Detektierbarkeit von Inhomogenitäten sowie der Berücksichtigung dieser in der Auslegung von Schnellladeverfahren.
Efficiency of cleaning solutions to remove difficult contamination on weathered float glass exposed in an urban environment. - Ilmenau. - 85 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2021
In dieser Studie wird die Reinigung von künstlich und natürlich bewittertem Kalk-Natron-Floatglas untersucht. Es wurden organische, anorganische nicht-metallische, metallische und salzhaltige Verunreinigungen ausgewählt, um mögliche Schäden an Floatglas bei Kontakt mit diesen zu untersuchen. Vogelkot, Zementstaub, Aluminiumpartikel und Natriumchlorid wurden auf der Glasoberfläche aufgebracht. Die vier Verunreinigungen veränderten die Glasoberfläche in unterschiedlichem Maße. Die Glasproben wurden in einer Klimakammer einen und sieben Tage lang bewittert. Eine andere Gruppe von Glasproben wurde in Ilmenau, Deutschland, 50 Tage lang im Freien gelagert (20 Tage ungeschützt und 30 Tage geschützt). Vor und nach der Bewitterung wurden die Glasproben mit drei Reinigungsmitteln gereinigt (DI-Wasser, Zitronensäure und ein handelsübliches Glas reinigungsmittel). Die gewählten Reinigungslösungen lieferten unterschiedliche Reinigungsergebnisse für die Glasoberflächen. Je nach Bewitterungseinwirkung (künstlich oder natürlich) scheinen sich die Verunreinigungen unterschiedlich auf die Glasoberflächen auszuwirken. Bei der Bewitterung im Freien haften Ablagerungen unterschiedlich auf der mit verschiedenen Reinigungslösungen behandelten Glasoberfläche. Darüber hinaus wird die Wirksamkeit eines handelsüblichen Schutzmittels mit den gewählten Reinigungsmitteln verglichen. Die optische Mikroskopie wurde genutzt, um Bewitterungsprodukte zu lokalisieren und die Veränderung der Glasoberfläche zu bewerten. Energiedispersive Röntgenspektroskopie (EDX) und Auger-Elektronen-Spektroskopie (AES) wurden zur chemischen Identifizierung der nicht entfernten Verwitterungsprodukte eingesetzt. Die Oberflächenanalyse wies auf das Vorhandensein von Chloriden und Karbonaten aus den Verwitterungsprodukten hin und auf größere Delaminierungseffekte bei Glas, das geschützt vor direktem Beregnen dem Wetter ausgesetzt war. Es wurde festgestellt, dass die Reinigungsmittel die Entfernung von Verunreinigungen und die Haltbarkeit des Glases unterschiedlich beeinflusst haben.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2021
Die Arbeit entstand im Rahmen des Projektes "HyDru - Hybridisierung mittels Niederdruckguss" des Fraunhofer Projektzentrums Wolfsburg. Vor dem Hintergrund des Leichtbaus und der Prozessoptimierung sollen Fügeschritte bei der Fertigung von Verbundbauteilen durch direktes Ein-, An-, oder Umgießen eingespart werden. Für diese Arbeit wurden Al-Al-Verbundbauteile mit stranggepressten und gegossenen Parts hergestellt. Als Materialien wurden die Legierungen EN AW-6060 und EN AC 42 100 verwendet. Im Niederdruckkokillenguss wurden verschiedene stranggepresste Hohlprofile angegossen. Anschließend wurden die Übergangsbereiche der produzierten Proben charakterisiert. Schwerpunkt der Untersuchungen lag vor allem auf der Art der geschaffenen Verbindung, dem Einfluss der Einlegervarianten auf diese und den mechanischen Eigenschaften des Verbundes im Übergangsbereich. Metallographische Betrachtungen zeigten, dass an einigen Stellen eine stoffschlüssige Verbindung hergestellt wurde, diese sich aber nie über die gesamte Übergangsfläche erstreckte. Die Einleger mit der geringsten Wandstärke lieferten die besten Ergebnisse bei der mechanischen Prüfung der Grenzzone. Weitere Versuche sind erforderlich, um zusätzliche Erkenntnisse zu dem Erstarrungsverhalten des Al-Al-Verbundes zu erlangen.
Untersuchung zur Abformung von Mikro- und Nanostrukturen für mikrotechnische Anwendungen. - Ilmenau. - 110 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2021
Die Grenzflächeneigenschaften von Oberflächen werden maßgeblich durch deren Mikro- und Nanostrukturierung beeinflusst. Zu diesen Eigenschaften zählt beispielsweise der Grad der Benetzbarkeit, die optischen Eigenschaften oder auch die Hafteigenschaften. Sie sind für technologische Anwendungen sehr interessant und werden in diversen Bereichen bereits gezielt eingesetzt. Die Erzeugung dieser mikro- und nanostrukturierten Oberflächen mit den Standardverfahren der Mikrosystemtechnik sind jedoch aufwändig und kostenintensiv. Ein zielführender Weg ist die direkte Replikation von natürlichen Oberflächen mit funktionalen Eigenschaften und deren parallele Übertragung auf mikrotechnische Substrate und Strukturen. Dieser Ablauf wird bisher jedoch in keinen reproduzierbaren Prozess integriert. Ziel dieser Arbeit ist es, einen solchen Prozess zu entwickeln. Dazu werden zuerst von den ausgewählten Naturoberflächen Negative der Oberflächenstrukturen aus PDMS erstellt. Diese sogenannten weichen Stempel werden anschließend in einen Lack mittels Soft Stamp UV-Lithografie übertragen. Abschließend erfolgt ein Ätzen der Imprints in das darunterliegende Zielsubstrat. Gegenstand dieser Untersuchungen sind die Beispieloberflächen hydrophober Blätter wie Kohlrabi, Rose oder Kapuzinerkresse. Mit Hilfe eines optimierten Regimes zur Erzeugung von weichen Negativen können Strukturen der biologischen Proben parallel und schnell übertragen werden. Die Messungen zeigen, dass die ausgewählten Pflanzenproben Strukturen in einem Höhen- und Breitenbereich von 5-10 [my]m bzw. 20-120 [my]m aufweisen. Strukturbreiten dieser Größenordnung sind auch auf den erstellten PDMS-Stempeln, Imprints und geätzen Siliziumchips zu finden. In den PDMS-Stempeln werden außerdem die gleichen Strukturhöhen gemessen. Die Ergebnisse zeigen, dass eine Strukturtreue mit einer Abweichung von unter 5 % bei der Replikation vorhanden ist. Zur erfolgreichen Übertragung der Strukturhöhen in einen Lack, muss dessen Mindesthöhe den Maximalwerten der Strukturhöhen entsprechen. Der vorhandene Lack AMONIL MMS4 besitzt eine Höhe von 0,2 [my]m. Anhand einer Kontaktwinkelmessung werden die Benetzungseigenschaften der Imprints und geätzten Siliziumchips ermittelt. Durch die aufgebrachte Strukturierung ist keine Veränderung der Benetzungseigenschaften zu den unstrukturierten Vergleichsproben festzustellen. Dies lässt sich auf die begrenzende Lackhöhe zurückführen. Durch eine wiederholte Prozessdurchführung und Auswertung der Strukturen der einzelnen Schritte wird die Strukturtreue und Reproduzierbarkeit des erarbeiteten Prozesses verifiziert. Die LSM- und REM-Aufnahmen, sowie die statistische Auswertung der Ergebnisse zeigen, dass die Mikrostrukturen der Blattoriginale abgeformt werden können. Damit leistet die Arbeit einen wichtigen Beitrag, biologische Oberflächen zu replizieren und in technische Anwendungen zu überführen. So kann für zukünftige Forschungsvorhaben in diesem Bereich der erarbeitete Prozessplan als Ausgangspunkt genutzt werden.
Durability of porous glasses. - Ilmenau. - 78 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2021
In dieser Arbeit sollten hoch alkalibeständige poröse Gläser hergestellt werden, wobei die Wirkung der Zugabe von ZrO2 zu einem Natriumborsilikatglas vom Vycor-Typ untersucht wurde. Der ZrO2 Zusatz wurden mit dem Ziel vorgenommen, die Fähigkeit der porösen Siliciumdioxidstruktur zu verbessern, alkalischen Lösungen zu widerstehen. Basisgläser mit 0 mol% ZrO2 (Zr0), 3 mol% ZrO2 (Zr3) und 6 mol% ZrO2 (Zr6) wurden durch das herkömmliche Schmelzverfahren hergestellt. Die amorphe Struktur der Basisgläser wurde durch XRD bestätigt. Weitere Charakterisierungen wie Dichte, ATR und DSC wurden ebenfalls durchgeführt. Um eine spinodale Phasentrennung zu induzieren und eine zweiphasige Matrix (eine unlösliche silikatreiche Phase und eine lösliche Natriumborat-Phase) zu erzeugen, wurden die Basisgläser 12 Stunden lang bei unterschiedlichen Temperaturen von 560 ˚C bis 700 ˚C wärmebehandelt. Rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen (REM) bestätigten die erwartete Durchdringungsstruktur. Porengrößen wurden nach der Norm DIN EN ISO 13383 berechnet. Bei Gläsern mit 0 mol% ZrO2 und 3 mol% ZrO2 besteht eine wohldefinierte Tendenz zum Porengrößenwachstum mit zunehmender Wärmebehandlungstemperatur und -zeit. REM-Bilder zeigen eine Abnahme der Porengröße, wenn ZrO2 zum Glas hinzugefügt wird. Das 6 mol% ZrO2-Glas zeigte keine spinodale Phasentrennung. Basierend auf den Ergebnissen der Porengrößenmessung wurde für die folgenden Tests eine Wärmebehandlungstemperatur von 680 ˚C gewählt. Um eine poröse Probe zu erhalten, muss die lösliche Natriumborat-Phase mit HCl-Lösung ausgelaugt werden. Dazu wurden Temperatur und HCl-Lösung sowie der anschließende Trocknungsprozess variiert. Die besten Auslaugungsergebnisse wurden mit einer Lösung aus 1 M HCl + 70 % Ethanol (Verhältnis 9:1) bei Raumtemperatur für zwei Tage (Zr0) und 2 M HCl + 70 % Ethanol (Verhältnis 9:1) 70 ˚C für sieben Tage (Zr3) erzielt. Um die Alkalistabilität der porösen Gläser zu untersuchen, wurden Löslichkeitstests gegen 0,1 M NaOH durchgeführt. Es zeigte sich, dass die Alkalistabilität von Zr0 sehr gering ist (Massenverlust von ca. 20 % in 22 Stunden). Wenn dem Glas jedoch 3 mol% ZrO2 hinzugefügt werden, wird der Gewichtsverlust signifikant verringert (Massenverlust von etwa 4 % in 22 Stunden). Es wurde festgestellt, dass die Anwesenheit von Zirkoniumdioxid in der silikatreichen porösen Glasmatrix die Stabilität gegenüber Alkalilösungen maßgeblich verbessert. Ein großes Problem stellt jedoch das Auslaugen der phasenseparierten Gläser dar. Dies führt sehr oft zum Zerbrechen der Glassamples.
Structuring of two dimensional materials for device fabrication. - Ilmenau. - 63 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2021
Übergangsmetall-Dichalcogenide(TMD) sind eine Klasse von zweidimensionalen(2D) Materialien jenseits von Graphen, die aufgrund ihrer neuartigen Eigenschaften intensiv erforscht werden. Allen voran steht Molybdändisulfid (MoS2) im Zentrum des Interesses, insbesondere für die Herstellung von extrem skalierten Transistoren. Für die Herstellung von Bauelementen ist es unbedingt erforderlich, das Material mit verschiedenen, für die gewünschten Anwendungen geeigneten Herstellungsverfahren zu strukturieren. Im Fokus dieser Arbeit steht die Entwicklung eins geeigneten Plasmaätzrezeptes zur Strukturierung von ein- und mehrlagigen Flocken bestehend aus Molybdändisulfid, die für die Herstellung von Mikro- und Nanobauteilen verwendet werden können. Mit Hilfe der mechanischen Exfoilation wurden MoS2-Flocken mit wenigen Schichten hergestellt, die mit Hilfe der PDMS-Trockentransfermethode auf ein Si/SiO2-Substrat übertragen wurden. Zusätzlich wurde auch gesputtertes MoS2 für die Ätzexperimente verwendet. Gesputterte Molybdändisulfidschichten wurden auf dem Si/SiO2-Substrat unter Verwendung von Lackmasken sowohl durch ein Lift-off-Verfahren als auch mittels Plasmaätzen strukturiert. Die Layouts mit genau definierten Abmessungen wurden mittels Elektronenstrahllithographie hergestellt. Ein glattes Si/SiO2-Substrat wurde mit einem positiven Elektronenstrahllackstapel aus PMMA/Co-PMMA beschichtet, belichtet und entwickelt. Danach wurde Molybdändisulfid durch reaktives Sputtern abgeschieden. Der Lift-off wurde mit Dimethylsulfoxid (DMSO) durchgeführt. Das Ergebnis waren präzise MoS2-Strukturen. Für die Strukturierung von MoS2 wurde ein reaktives Ionenätzverfahren (RIE) entwickelt und untersucht. Zu diesem Zweck wurde Novolak-basierter Negativresist als Maske verwendet. Das Ätzverfahren besteht aus einem Cl2 +O2-Plasmaschritt, gefolgt von einem zusätzlichen O2-Schritt. Der Zweck des nachfolgenden O2-Schrittes besteht darin, die im Ätzprozess gehärtete Resistschicht auf der Oberseite des Lackes zu entfernen, um eine bessere Lackentfernung zu ermöglichen. Es wurde festgestellt, dass die Ätzrate von MoS2 besser kontrolliert werden kann, wenn eine geringere CCP-Leistung verwendet wird, ohne die MoS2/SiO2-Selektivität wesentlich zu beeinflussen. Sowohl das exfolierte als auch das gesputterte MoS2 wurden mit dem entwickelten Rezept für das reaktive Ionenätzen erfolgreich strukturiert.
Untersuchung des thermischen Verhaltens von HV-Batteriemodulen im Fall eines thermischen Events auf Zellebene. - Ilmenau. - 123 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2021
Aufgrund der zunehmenden Wettbewerbsfähigkeit von Elektroautos gegenüber Fahrzeugen mit konventionellem Verbrennungsmotor und gesetzlichen Regulierungen bezüglich der Reduktion von CO2-Emissionen, verzeichnen Elektroautos in Deutschland einen exponentiellen Anstieg in den Zulassungszahlen. Mit der Anzahl von elektrifizierten Fahrzeugen auf den öffentlichen Straßen steigt auch die Anzahl an Vorfällen mit brennenden Elektrofahrzeugen, was die Batteriesicherheit zunehmend in den Fokus von Kritikern der Mobilitätswende rückt. Im Zentrum der Batteriesicherheit steht das thermische Durchgehen von Lithium-Ionen-Zellen (engl. thermal runaway) und die anschließende thermische Ausbreitung auf Nachbarzellen und in der Gesamtbatterie (engl. thermal propagation). Da die Sicherheit der Fahrzeuginsassen und die Umwelt bei einem thermischen Event erheblich gefährdet und die Sicherheit der Batterie auch für die Zertifizierung auf internationalen Märkten erforderlich ist, muss das thermische Verhalten einer Zelle im Fehlerfall besser verstanden werden. Aus diesem Grund wird in dieser Arbeit zunächst das thermische Durchgehen mit Hilfe von Messungen im adiabatischen Reaktionskalorimeter charakterisiert und anschließend der Einfluss des Ladezustands und der Modultemperatur auf die freiwerdende Energie und die thermische Ausbreitungsgeschwindigkeit im Zellmodul untersucht. Zudem wird die Impedanzmessung als Methode für eine frühzeitige Warnung vor einem bevorstehenden thermischen Event als proof of concept an parallel verschalteten Zellen bei verschiedenen Triggermethoden untersucht. Die Messungen im adiabatischen Reaktionskalorimeter und die Parametrierung einer internen Wärmequelle, welche auf einer Arrhenius-Gleichung basiert, zeigen, dass das Verhältnis zwischen Wärmeerzeugung und Wärmeabfuhr entscheidend für die Stabilität der Lithium-Ionen-Zelle ist. Mit der Einflussanalyse an Zellmodulen konnte eine Zunahme der freigesetzten Energiemenge mit zunehmendem Ladezustand festgestellt werden. Zudem zeigt die Propagationszeit eine nichtlineare Abhängigkeit von der Modultemperatur und dem Ladezustand. Das thermische Durchgehen konnte mit einer Impedanzmessung bei einem thermisch initiierten Event anhand eines Gradienten im Realteil und im Überladefall anhand einer Zunahme des Polarisationswiderstands frühzeitig detektiert werden.
Chemomechanical study of silicon composite anodes for lithium ion batteries. - Ilmenau. - 62 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2021
Silizium (Si) gilt als einer der Kandidaten für den Ersatz von Graphit in Anoden von Lithium-Ionen-Batterien, da es mehr Energie speichern und somit die Leistungsfähigkeit verbessern kann. Die hohe mechanische Beanspruchung reinen Siliziums, die durch die starke Volumenänderung während der Lade- und Entladezyklen verursacht wird, sowie seine geringe elektrische Leitfähigkeit haben jedoch bislang eine breite Verwendung verhindert. Daher werden in dieser Arbeit Siliziumkomposite untersucht, um ihre kommerzielle Verwendbarkeit zu verbessern. Die folgende Studie konzentriert sich auf die Synthese und elektrochemische Untersuchung von Ti3C2 MXene-Silizium-Kompositen für Batterieanoden. Ti3C2 ist ein zweidimensionales Material, dessen gute mechanische Festigkeit und Leitfähigkeit dazu beitragen kann, die Probleme von Si-Anoden zu lösen. Die Charakterisierung der Ausgangsmaterialien (Si und Ti3C2 MXene Partikel) bestand in der Untersuchung ihrer Morphologie durch Rasterelektronenmikroskopie (REM), ihrer Größenverteilung mittels dynamische Lichtstreuung (DLS), ihrer chemischen Zusammensetzung durch energiedispersive Spektroskopie (EDS) und ihrer Kristallstruktur durch Röntgenbeugung (XRD). Elektroden unterschiedlicher Zusammensetzung wurden durch Herstellung einer Elektrodensuspension und anschließendes Rakeln auf eine Kupferfolie aufgebracht und durch optische Mikroskopie und SEM charakterisiert. Außerdem wurden Halbzellen mit diesen Elektroden hergestellt und Lade-Entlade-Zyklen bei verschiedenen Stromstärken durchgeführt. Zusätzlich wurden die elektrochemischen Prozesse durch elektrochemische Impedanzspektroskopie (EIS) untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass Si durch das Hinzufügen von 20 bis 40% Ti3C2 zwischen 80 % und 89 % seiner theoretischen Kapazität erreichen kann. Im Vergleich dazu konnten mit reinem Si nur 56 % der theoretischen Kapazität erreicht werden. Diese Verbesserung erklärt sich durch eine Reduktion des Ladungsübergangswiderstands, die in den EIS-Ergebnissen beobachtet wurde. Die Elektrode mit 80 Gew.% Si und 20 Gew.% Ti3C2 erreichte die beste spezifische Kapazität nach 100 Lade-/Entladezyklen (640 mAh/g) gegenüber der der Si-Elektrode (572 mAh/g).
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2021
In den letzten Jahrzehnten hat sich der Trend zur Verkleinerung aktiver Bauelemente in der Halbleiterelektronik fortgesetzt, was auf die Bedürfnisse der boomenden Elektronikindustrie zurückzuführen ist. Je mehr Transistoren auf einem Chip Platz finden, desto wirtschaftlicher ist er und desto billiger ist das Endprodukt. Die Miniaturisierung von elektronischen Bauteilen und Geräten liegt also in erster Linie im Interesse des Verbrauchers. Niedrige Herstellungskosten, höhere Datenübertragungsgeschwindigkeiten, höhere Rechenleistung und die Möglichkeit, mehrere Aufgaben gleichzeitig zu erledigen, sind einige der wichtigsten Vorteile, die sich aus der Skalierung der Transistoren ergeben. Das in der Halbleitertechnik am häufigsten verwendete Material ist Silizium, da es gut erforscht, hochtechnologisch und billig ist. Seine weitere Verwendung in derartigen Anwendungen ist jedoch aufgrund der starken Kurzkanaleffekte nicht möglich. Daher muss nach anderen Alternativen und Möglichkeiten zur Verringerung der Größe von Transistoren gesucht werden. Übergangsmetall-Dichalcogenide bieten eine vielversprechende Alternative zu Silizium für eine weitere Skalierung der Bauelemente. Neben der Skalierung von Transistoren haben 2D-Materialien noch eine andere vielversprechende Anwendung: nichtflüchtige dynamische Direktzugriffsspeicher mit einem Transistor (NV-1T-DRAM). Da die oben beschriebenen Speicherstrukturen transistorähnlich sind, ermöglicht die Verwendung zweidimensionaler Materialien als Transistorkanal eine bessere Modulation der Übertragungscharakteristik des Transistors mit einer geringeren in der Zelle angesammelten Ladungsdichte. Eine wesentliche Rolle bei der Entwicklung derartiger elektronischer Bauelemente auf der Grundlage zweidimensionaler Materialien spielen Simulationen der Bauelementestruktur und ihrer Übertragungs- und Ausgangscharakteristiken, die es ermöglichen, den Einfluss verschiedener Parameter besser zu verstehen und Hochleistungsbauelemente zu erreichen. COMSOL ist ein vielversprechender Kandidat für Leistungssimulationen von MOSFETs und NV-1T-DRAM mit zweidimensionalem Material als Kanalmaterial.