Dissertationen und Habilitationen

Schlag, Leslie;
Fundamentals and applications of gas phase electrodeposition. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2024. - 1 Online-Ressource (147 Seiten)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2024

In dieser Arbeit werden Grundlagen und Anwendungen der Gasphasen Elektrodeposition erarbeitet. Der Begriff steht für ein Zusammenspiel von Aerosolphysik und konventioneller Abscheidungstechnologie. Das aus einer Funkenentladung erzeugte Material wird durch einen Plasmastrahl direkt zu Punkten auf einem Substrat transportiert, wo sich das Material lokal oder in Mikrofilmen abscheidet. In dieser Arbeit wurden drei entscheidende theoretische Aspekte (i-iii) und drei praktische Aspekte (iv-vi) herausgearbeitet. (i) Die beiden Schlüsselparameter Funkenentladungsleistung und Trägergasfluss beeinflussen den von den geladenen Spezies getragenen elektrischen Strom, die erzeugte Masse/Größe der Nanopartikel und die resultierende Mikro-/Nanostrukturmorphologie. Langmuir-Sonden-Messungen zeigen mindestens zwei Transportzonen – eine vom Gasfluss dominierte und eine vom elektrischen Feld dominierte Zone. Die Gasströmung ist der Hauptfaktor, nicht nur für die Partikelgeschwindigkeit in der Transportzone, sondern auch für die Verteilung des elektrischen Potenzials und des elektrischen Feldes im Reaktor. In der Nähe des Substrats bildet sich ein elektrischer Feldgradient aus. Der Transport wechselt von der Gasströmung zum E-Feld. Die Komponente des elektrischen Feldes zeigt zur Oberfläche hin. (ii) Der elektrische Strom und die gravimetrische Analyse zeigen, dass die Stickstoff Ionen im Vergleich zu den erzeugten Metallpartikeln deutlich in der Überzahl sind. In Anbetracht der Mikro-/Nanostrukturmorphologie erweist sich die Leistung der Entladung als der wichtigste Parameter. Eine niedrige Funkenleistung in Verbindung mit einem geringen Gasfluss führt zu dendritischen Partikeln. Im Gegensatz dazu führt eine höhere Funkenleistung in Verbindung mit einem höheren Gasfluss zu kompakten Schichten. Dieses zweidimensionale Parameterfeld ermöglicht eine maßgeschneiderte Schichtmorphologie und Abscheiderate. (iii) Bei konstantem Gasdurchsatz führt ein kleinerer Reaktordurchmesser zu einem turbulenteren Strömungsverhalten. Dieses Verhalten ist unabhängig vom Gaseinlass, der die Partikelkonzentration im Plasmastrahl beeinflusst. Ein statistisches Modell führt zu einem besseren Verständnis der Gasphasen Elektrodeposition. Zusätzlich zur üblichen Standarddiffusion treten in eine bestimmte Richtung auch lange super-diffusive Flüge der erzeugten Teilchen auf, wenn ein zusätzliches elektrisches Feld vorhanden ist. Die gewonnenen theoretischen Erkenntnisse halfen bei der Gasphasen Elektrodeposition von (iv) Mikrofilmen, (v) lokalisierten selbstausrichtenden lateralen Metall-Nanobrücken und (vi) lokalisierten selbstausrichtenden vertikalen Leiterbahnen.

https://doi.org/10.22032/dbt.59621

Li, Feitao;
Nanometallurgical mechanisms during formation of Au-SiOx and Au-CuO nanostructures. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2023. - 1 Online-Ressource (XXII, 98 Seiten)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2023

Die Verbesserung der Metallurgie hält mit der Entwicklung der menschlichen Zivilisation Schritt. Aufstrebende Nanotechnologie-Industrien fördern kontinuierlich traditionelle metallurgische Untersuchungen bis hinunter in den Nanobereich. Daher wird ein neuer Begriff, Nanometallurgie, vorgeschlagen, um sich besser an die aufkommenden interdisziplinären Domänen anzupassen. Um die Mechanismen hinter verschiedenen nanometallurgischen Prozessen zu verstehen, sind zahlreiche Studien erforderlich, die für die maßgeschneiderte Herstellung von Nanostrukturen für unterschiedliche Anforderungen erforderlich sind. Die aktuelle Dissertation konzentriert sich auf das Wachstum zweier unterschiedlicher eindimensionaler Nanostrukturen: SiOx-Nanodrähte, katalysiert durch metallische Dünnfilme und CuO-Whisker, induziert durch thermische Oxidation. Die Bildung von SiOx-Nanodrähten basiert auf der Änderung des physikalischen Zustands der Si-Quelle ist gut etabliert. Es wurde jedoch nur wenig an der Existenz und Konkurenz mehrerer Si-Quellen geforscht. Nach dem schnellen hermischen Prozessieren von SiO2/Si-Systemen, die mit metallischen Einzel- oder Doppelschichten in einer reduzierenden Atmosphäre abgeschieden wurden, werden drei Si-Quellen, erstens Si-Diffusion aus dem Substrat, zweitens SiO-Gas aus der SiO2-Zersetzung und drittens aus der Si-Aktivoxidation identifiziert. Ihre relative Beteiligung und Einfluß hängt von dem Dicken der SiO2-Schichten ab. Zunehmende Dicke der SiO2-Schicht behindert die Si-Diffusion und die Zersetzung der SiO2-Schicht, was die Konzentrationen der zersetzten Bereiche verringert und wiederum die aktive Si-Oxidation schwächt. Außerdem werden die Einflüße verschiedener Si-Quellen durch die Glühzeit, Temperatur und Atmosphäre gesteuert. Daher wird eine kontrollierbare Bildung verschiedener Au-SiOx-Nanostrukturen erreicht, indem unterschiedliche Dicken der SiO2-Schicht und Temperparameter entworfen werden. Zwei nanometallurgische Prozesse, der Kirkendall-Effekt im Nanomaßstab und das Wachstum von Oxid-Nanodrähten während der Oxidation von Metallen, haben große Aufmerksamkeit erhalten. Ihre Entwicklung hängt stark von der Oxidationsgeschwindigkeit ab. In Anbetracht der Tatsache, dass die Oxidation normalerweise ein diffusionskontrollierter Prozess ist und das Legieren ein üblicher Weg ist, um die Diffusion verschiedener Metalle zu kontrollieren, werden gemischte und facettierte Au-Cu-Nanopartikel durch die Festkörperentnetzung der Au/Cu-Doppelschicht gebildet. Die Existenz von Kirkendall-Hohlräumen und CuO-Whiskern kann durch Oxidation bei unterschiedlichen Temperaturen beobachtet werden, was zur Bildung von Au-CuO-Nanostrukturen führt. Darüber hinaus wird das Oxidationsverhalten von Cu auf verschiedenen Facetten von Au-Cu-Nanopartikeln überprüft und mit den Oxidationsraten von Kristallebenen in Beziehung gesetzt.

https://doi.org/10.22032/dbt.58531

Schober, Giovanni;
Aushärteüberwachung von Klebstoffen durch luftultraschallinduzierte und geführte Wellen. - Ilmenau, 2023. - 1 Band (verschiedene Seitenzählung)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2023

Klebstoffsysteme finden zunehmend Anwendung in den verschiedensten Industriesegmenten und substituieren oder ergänzen oftmals konventionell angewandte Verbindungsverfahren wie das Schweißen und Nieten. Gleichzeitig bestehen zahlreiche, genormte Prüfverfahren, um die Aushärtung von Klebstoffen zu charakterisieren. Diese beschränken sich auf die Untersuchung von Probenkleinstmengen im Labor auf Basis von z. B. rheologischen und kalorimetrischen Verfahren. Die dabei erzielten Ergebnisse können aufgrund ungleicher Rahmenbedingungen nicht direkt auf die Gegebenheiten in einem industriellen Produktionsumfeld übertragen werden. Die zu Grunde liegenden Ursachen sind vielfältig. In den meisten Fällen ist etwa ein direkter Messzugang zum Klebstoff bedingt durch die vorhandenen Fügepartner nicht gegeben und Umgebungsbedingungen wie Temperatur und Luftfeuchtigkeit weichen gleichermaßen wie die betrachtete Menge an Klebstoff von den genannten Laborprüfungen ab. Im industriellen Umfeld kaum etabliert, aber im Stand der Technik und Wissenschaft beschrieben, sind hingegen zerstörungsfreie Methoden zur Prüfung von applizierten Klebstoffen. Zu diesen gehören beispielsweise die Terahertz-, berührende Ultraschall- und Kernspinresonanztechnik. Wesentliche Nachteile wie eine nicht berührungslose Arbeitsweise, die die Untersuchung klebriger Oberflächen behindert, eine geringe Eindringtiefe, aus der Informationen gewonnen werden können, einschränkende Anforderungen an die elektrische Leitfähigkeit der untersuchbaren Materialsysteme sowie letztlich hohe Systemkosten sind Gründe für eine geringe Anwenderakzeptanz. Diesen Verfahren steht ein neuer Prüfansatz auf Basis mittels Luftultraschall induzierter, geführter Wellen entgegen. Dieser erlaubt eine verhältnismäßig kostengünstige, wegintegrale Aushärteüberwachung von Klebstoffen über lange Strecken hinweg, ohne einen direkten Zugang zum Klebstoff zu erfordern. Die vorliegende Dissertation erforscht das Messprinzip und die damit verbundenen Vor- und Nachteile, demonstriert unmittelbar die Verfahrenseignung durch Betrachtung unterschiedlicher Klebstoffsysteme, untersucht den Einfluss wesentlicher Prüfrahmenbedingungen, zeigt Anwendungsmöglichkeiten sowie erkannte Limitationen auf und bietet anschließend Umgehungsstrategien zur Überwindung der genannten Limitationen z. B. durch Anwendung von sogenannten Pulskompressionsmethoden an.

Kovácsovics, Iris;
A systematic approach for controlling electrodeposition based on studies of an acidic copper electrolyte. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2022. - 1 Online-Ressource (122 Seiten)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2022

Bekannte akademische Erkenntnisse der Elektrochemie, wie die Butler-Volmer Kinetik, und deren Veränderungen ermöglichen unter anderem einen genaueren Einblick in den Mechanismus der Metallabscheidung. Aufgrund eines fehlenden Bindegliedes wurden diesen akademischen Erkenntnissen keine oder nur wenig Beachtung in der industriellen Prozessüberwachung geschenkt. Stattdessen wird die Hull-Zell-Abscheidung als indirekter Ansatz für die Analyse des Abscheidungsverhaltens benutzt. Durch die Entwicklung einer Methode, die die Randelemente-Methode als Grundlage für die Simulation verwendet, werden die kinetischen Parameter - die Austauschstromdichte j0 und der Transferkoeffizient α - aus experimentellen Hull-Zellen-Abscheidungen gewonnen (Rückwärtsbestimmung). Dieser Ansatz wird validiert, indem zyklische voltammetrische Daten eines sauren Kupferelektrolyten in die Simulation eingesetzt und die simulierten Hull-Zellkurven mit experimentellen Kurven verglichen werden. Darüber hinaus wird der Einfluss von Additiven auf das kinetische Verhalten untersucht, ohne die visuellen Informationen und die Möglichkeiten zu verlieren, die strukturellen und physikalischen Eigenschaften der Metallabscheidung zu erhalten. Dieser Ansatz kann zu einem tieferen elektrochemischen Verständnis von industriell benutzten Elektrolyten führen.

https://doi.org/10.22032/dbt.55223

Endrikat, Anna;
Elektrochemische Reduktion von Niob-Halogeniden in ionischen Flüssigkeiten. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2022. - 1 Online-Ressource (VIII, 98 Blätter, Blatt IX-LVII)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2022

Metallische Überzüge aus Niob bieten aufgrund ihrer besonderen chemischen, thermischen und mechanischen Stabilität vor allem auf kostengünstigen Grundwerkstoffen, die extremen korrosiven und abrasiven Belastungen ausgesetzt sind, ein breites Anwendungsspektrum. Bis heute ist jedoch ein hoher verfahrenstechnischer Aufwand erforderlich, um haftfeste und hochreine Niob-Schichten in Niederdruck-Prozessen aus der Gasphase herzustellen. Elektrochemische Prozesse bieten eine kostengünstige Alternative, wobei die Reaktivität von Niob sowie das negative Standardpotential der meisten Niob-Reduktionsreaktionen den Einsatz wässriger Medien ausschließt. Die ionischen Flüssigkeiten (ILs) ermöglichen, durch ihre große elektrochemische und thermische Stabilität diese Lücke zu schließen und wurden daher als Medium für die elektrochemische Reduktion von Niob-Halogeniden intensiv untersucht. Im Rahmen meiner Arbeit wurden die Niob-Halogenide NbF5, NbCl5, NbBr5 und Nb(CH3cp)2Cl2 in vier ILs mit zyklischen Voltammetrie (CV), differentieller Pulsvoltammetrie (DPV), Infrarot- und Raman-Spektroskopie hinsichtlich ihrer Eignung als Elektrolyte untersucht. In Kombination mit potentiostatischen Abscheidungen zeigte sich, dass Niob-basierte Schichten abgeschieden werden konnten, dafür aber eine gute Löslichkeit des Niob-Halogenids, ein geringer Wassergehalt sowie eine erhöhte Temperatur des Elektrolyten essentiell sind. Analysen des Reduktionsmechanismus mit der rotierenden Ring-Scheiben-Elektrode (RRDE) belegen chemische Nebenreaktionen die auf Kom- und Disproportionierung der Niob-Spezies sowie Zersetzung der IL zurückgeführt werden. Mit Hilfe der elektrochemischen Quarzmikrowaage (EQCM) wurde die Einlagerung dieser Zersetzungsprodukte bestätigt. Die abgeschiedenen Schichten wurden mit Rasterelektronenmikroskopie (REM), energie-dispersiver Röntgenspektroskopie (EDX), Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA), Photoelektronen-spektroskopie (XPS) sowie Röntgendiffraktometrie (XRD) charakterisiert. Diese Schichten weisen etwa 25 At.-% Niob auf. Die restlichen 75 At.-% sind Fremdelemente wie z.B. C, N, O, F, S, Cl bzw. Br, die auf Rückstände des Elektrolyten und der eingelagerten IL-Zersetzungsprodukte zurückgeführt werden. Die Niob-Spezies wurde nicht vollständig zum Metall reduziert und liegt in röntgenamorphen Verbindungen wie NbC, NbO bzw. gemischte NbC1-xOx (mit x ≤ 0,2) sowie NbO2 und Nb2O5 vor. NbCl5 in 1-Butyl-1-methylpyrrolidinium trifluoromethansulfonat ([BMP][OTf]) liefert die dicksten und homogensten Schichten und ist damit das aussichtsreichste System für die Niob-Reduktion. Die Schichteigenschaften können durch Substratvorbehandlung, Additiveinsatz, gepulste Potentialführung sowie Tempern weiter verbessert werden.

https://doi.org/10.22032/dbt.52026

Halm, Cynthia;
Grundlagenuntersuchung zur ultraschallunterstützten Aufbautechnik für Elektronik. - Ilmenau, 2022. - 121 Blätter
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2022

Die Einpresstechnik ist ein gut entwickelter Prozess, um eine elektrische Kontaktierung zwischen Pin und Leiterplatte herzustellen. Ein Vorteil der Einpresstechnik ist das Herstellen der Verbindung ohne weitere Hilfsmittel wie Lotpaste oder Wärme. Nachteile des Verfahrens sind zum Teil hohe Einpresskräfte, die zu Beschädigungen an der Leiterplatte führen können oder die Verwendung von zusätzlichen Beschichtungen, um ausreichend hohe Festigkeiten zu erzielen. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wird ein neuer Prozess, ultraschallunterstützte Einpresstechnik, untersucht. Dabei wird die Leiterplatte während oder nach dem Einpressen mit Ultraschall angeregt. Das verwendete Materialsystem Kupfer- bzw. Aluminium-basierter Pin und Kupfer-Hülse weist keine zusätzliche metallische Beschichtung auf. Es werden verschiedene Einflussfaktoren des Prozesses auf Einpresskraft, Festigkeit und Qualität der Verbindungen untersucht. Der Prozess wird weiterentwickelt, um eine Reproduzierbarkeit der Ergebnisse zu gewährleisten und die Prozessparameter werden optimiert. Weiterhin wird eine neue geeignete Pingeometrie entwickelt und ihr Verhalten mit einer flexiblen Pingeometrie verglichen. Der Wirkmechanismus des Ultraschalls wird anhand der Verformung der Fügezone und Veränderungen im Werkstoff erläutert. Zu weiteren Erklärung werden statistische und thermische Modelle aufgestellt. Damit ist eine Voraussage der Auspresskraft und der Temperatur in der Fügezone möglich.

Kurniawan, Mario;
Preparation and characterization of cuprous oxide for improved photoelectrochemical performance. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2022. - 1 Online-Ressource (VI, 106 Seiten)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2022

Die Photoelektrochemische (PEC) Wasserspaltung stellte eine nachhaltige und saubere Methode dar, um Wasserstoff zu erzeugen, ohne auf fossile Brennstoffe angewiesen zu sein. Der P-Typ Cu2O-Halbleiter ist ein vielversprechender Kandidat für die Verwendung als Photokathodenmaterial in Bezug auf Kosten, Verfügbarkeit, Lichtabsorption und Energiebandposition. Ein neuartiges und kostengünstiges Herstellungsverfahren für hochporöse Strukturen (55-80 Poren/mm2) von Cu2O-Photokathoden mit verbesserter PEC-Leistung unter ausschließlicher Verwendung der elektrochemischen Abscheidung wird vorgestellt. Dieses Verfahren beinhaltet drei Schritte, um ein stabiles und hochporöses Cu-Metallgerüst als Substrat für die Cu2O-Schichten herzustellen. Im ersten Schritt wurde ein Abscheideprozess unterstützt durch die dynamische Entwicklung von Wasserstoff-Blasen entwickelt, um poröse Cu-Strukturen mit feinen Porennetzwerken herzustellen. Die porösen Cu-Strukturen wurden durch Abscheidung homogener und kompakter Cu-Schichten auf den fein verästelten Porenwänden mechanisch verstärkt. Da die poröse Cu-Struktur nicht vollständig verstärkt war, wurde in einem dritten Schritt die teilweise verstärkte Struktur mit Hilfe von Ultraschall vom planaren Cu-Substrat abgelöst, um ein stabiles freistehendes poröses Netzwerk mit röhrenförmigen Durchgangsporen zu erhalten. Die Porengröße kann durch Veränderung der Abscheidezeit während des ersten Herstellungsschrittes leicht eingestellt werden. Cu2O-Schichten mit Dicken zwischen ˜0,5 und ˜3 [my]m wurden auf den freistehenden porösen Cu-Schichten durch Variation der Abscheidezeit elektrochemisch hergestellt. Die PEC-Wasserspaltung der Cu2O-Photokathoden wurde unter gepulser simulierter AM 1,5-Beleuchtung in einem wässrigen Elektrolyten aus 0,5 M Na2SO4 (pH 6) untersucht. Es wurde festgestellt, dass die Proben mit kleineren Poren den höchsten Photostrom von -2,75 mA cm-2 bei 0 V vs. RHE aufwiesen, gefolgt von -2,25 mA cm-2 für die Proben mit großen Poren, während ein niedriger Dunkelstrom beibehalten wurde. Diese Photoströme sind 120 % bzw. 80 % höher als die PEC-Leistung einer Cu2O-Schicht auf planarem Cu-Substrat, die mit den gleichen Abscheideparametern hergestellt wurde. Die hohe Leistung wird auf die vergrößerte Oberfläche durch die poröse Struktur, die dünne und homogene Bedeckung der Cu2O-Schicht mit kleiner Korngröße und die höheren Lochkonzentrationen zurückgeführt, wie die Mott-Schottky-Analyse zeigte. Die weitere Auswertung der freistehenden porösen Cu2O-Proben zeigte, dass sie eine direkte optische Durchlässigkeit von 14 % für die feinporigen Proben bzw. 23 % für die grobporigen Proben besitzen ([Lambda] = 400-800 nm). Die Herstellung des transluzenten Metallgerüsts mit Hilfe des elektrochemischen Abscheidungsprozesses wurde bisher nicht berichtet, sodass neue Innovationen für verschiedene Anwendungen, insbesondere im Bereich der Energiematerialien, ermöglicht werden.

https://doi.org/10.22032/dbt.51881

Leimbach, Martin;
Charakterisierung der elektrochemischen Abscheidung von Chrom aus Chrom(III)-Elektrolyten für dekorative Anwendungen. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2022. - 1 Online-Ressource (XVI, 142 Seiten)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2022

Dekorative Chromschichten sind im Alltagsleben omnipräsent, da sie Bauteiloberflächen ein ansprechendes Aussehen verleihen und zugleich Schutz vor Korrosion und Abrieb bieten. Verfahren zur elektrochemischen Abscheidung, welche bereits seit Jahrzehnten bekannt und gut verstanden sind, basieren auf sechswertigen Chromverbindungen. Eine zunehmend strengere Chemikaliengesetzgebung schränkt die Verwendung dieser Stoffe ein und macht eine langfristige Substitution bei industriellen Prozessen notwendig. Elektrolyte auf Basis von dreiwertigen Chromverbindungen haben sich dabei als Alternative erwiesen und drängen zunehmend auf den Markt. Chrom(III)-basierte Elektrolytsysteme sind jedoch bislang kein gleichwertiger Ersatz und zeigen unter anderem Schwächen in Bezug auf Abscheiderate und optisches Erscheinungsbild der Chromschichten. Diese Arbeit soll Beiträge zum Verständnis des Abscheideprozesses und der Schichtbildung aus Chrom(III)-Elektrolyten liefern, um darauf aufbauend Maßnahmen für die Optimierung ableiten zu können. So wurde der Abscheideprozess mittels in-situ Mikrogravimetrie, Messung des oberflächennahen pH-Wertes und Bestimmung des bei der Abscheidung entstehenden Wasserstoffes charakterisiert. Im Ergebnis wurde eine Theorie zum Abscheidemechanismus aufgestellt. Anhand von Farbmessungen, REM- und AFM-Aufnahmen konnte ein Zusammenhang zwischen Schichtmorphologie und Farbwerten der Schichten nachgewiesen werden, welcher anhand von Modellrechnungen bestätigt wurde. Chrom(III)- und Chrom(VI)-Elektrolyte zeigen markante Unterschiede im Schichtwachstum. Aufbauend darauf wurde die Nutzung von Pulsstrom mit niedriger Frequenz als Maßnahme zur Steuerung der Morphologie und damit des Farbtones der Chromschichten identifiziert und erfolgreich angewendet.

https://doi.org/10.22032/dbt.51591

Bruchmüller, Matthias;
Berechnung des Elastizitätsmoduls von Verbundwerkstoffen unter Berücksichtigung der Adhäsion an der Faser-Matrix-Grenzfläche : ein Beitrag am Beispiel kurzfaserverstärkter Thermoplaste. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2022. - 1 Online-Ressource (xx, 216 Seiten)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2021

In dieser Arbeit wird erstmalig ein Berechnungsmodell für Elastizitätsmoduln von kurzfaserverstärkten Kunststoffen unter Berücksichtigung der werkstoffspezifischen Haftbedingung in der Faser-Matrix-Grenzfläche vorgestellt und validiert. Dies erfolgt im Rahmen einer Modellerweiterung indem die Oberflächenspannungsanteile der Kontaktpartner herangezogen und Oberflächenrauheiten der Fasern vernachlässigt werden. Die Anwendung des Modells präzisiert die Vorhersagen des Elastizitätsmoduls des Verbundes, was direkte Auswirkungen auf die Eigenfrequenzen und Nachgiebigkeit von Bauteilen insbesondere unter Verwendung nahezu unpolarer Matrices hat. Ein einmaliger Vorteil der Modellerweiterung besteht in der Möglichkeit Kreuzvergleiche zwischen den zu kombinierenden Materialien durchzuführen. Kombinationsspezifische Untersuchungen, wie Einzelfaserauszugstests einer spezifischen Faser-Matrix-Kombination, sind nicht mehr notwendig. Die Messung der Oberflächenspannungsanteile der gewählten Materialien erfolgt unter Verwendung dreier Testflüssigkeiten: destilliertes Wasser, Dimethylsulfoxid und Ethylenglycol. Darüber hinaus ist die Messung unter Einsatztemperatur zu empfehlen, die in vielen Fällen im Bereich der Raumtemperatur und im Rahmen dieser Untersuchungen bei 23 ˚C liegt. Zur Sicherstellung einer vollständig ausgeprägten Kontaktfläche zwischen Faser und Matrix muss ein Spreiten der Matrix auf der Faseroberfläche vorliegen. Hierbei muss die Gesamtoberflächenspannung der Matrix stets kleiner sein als die Gesamtoberflächenspannung der Faser oder gleichwertig. Die Modellerweiterung wird anhand geeigneter Faser- und Matrixwahl auf die Effekte der physikalischen Adhäsion reduziert, um dessen Einfluss klar herauszuarbeiten. Die eigenen Untersuchungen zeigen die Abweichungen der etablierten Modelle von bis zu 25 %, die mit der neuartigen Modellerweiterung stets im Bereich der Messunsicherheit des Elastizitätsmoduls des Verbundes aus den Zugversuchen liegen. Schließlich wird die Modellerweiterung an Daten aus der Literatur erprobt. Die Verbesserung der Vorhersage des Elastizitätsmoduls des Verbundes ermöglicht es, bereits in der Konzeptionsphase ein zuverlässiges elastisches Deformationsverhalten vorherzusagen und Materialwechsel oder Funktionsfaktoren im Entwicklungsprozess zu minimieren bis verhindern.

https://doi.org/10.22032/dbt.51472

Hörtnagl, Arnulf;
Systembetrachtung der Korrosionsbeständigkeit an geschliffenen Oberflächen von metastabilen Austeniten. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2022. - 1 Online-Ressource (VII, 202 Seiten)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2021

Wegen ihrer Beständigkeit gegen Korrosion sowie der guten Umformbarkeit sind austenitische CrNi-Stähle in einer Vielzahl von Anwendungen anzutreffen. Die Fähigkeit zur Ausbildung einer stabilen Passivschicht beruht dabei insbesondere auf dem Anteil an Chrom in der jeweiligen Legierung. Der Einfluss weiterer einzelner Faktoren auf das Korrosionsverhalten von CrNi-Stählen wird in einer Vielzahl von wissenschaftlichen Arbeiten behandelt. Die vorliegende Arbeit befasst sich dabei explizit mit der Auswirkung einer erfolgten Kaltumformung und der erzeugten Bauteiloberfläche infolge unterschiedlicher Bearbeitungsverfahren auf das Korrosionsverhalten. Zur Betrachtung der Wechselwirkung dieser beiden Faktoren wurden zwei metastabile austenitische Stähle herangezogen, welche eine nahezu identische Korrosionsbeständigkeit (gem. PREN) aufweisen, aber deren Austenitstabilität (gem. Md30) unterschiedlich ist. Durch mehrstufiges Kaltwalzen wurden an Blechmaterial verschiedene Umformgrade erzielt. Die Differenzierung in den Oberflächenausführungen wurde anschließend durch metallografische Präparation oder durch Plan-Umfangs-Längsschleifen erzeugt. Die metallografische Präparation führte zu geschliffenen, polierten oder elektropolierten Oberflächenausführungen. Für den maschinellen Flachschleifprozess wurden jeweils Oberflächen mit Siliziumkarbid oder mit Korund als Schleifmittel bearbeitet. Die Bestimmung des Korrosionsverhaltens erfolgte mittels verschiedener elektrochemischer Messmethoden. Zur Charakterisierung der erzeugten Oberflächen wurden unterschiedliche Analysemethoden angewendet, insbesondere die taktile und optische Bestimmung der Oberflächenrauheit sowie die Untersuchung mittels REM-Aufnahmen. Der Einfluss der Kaltumformung auf das vorliegende Gefüge, die zu einer ausgeprägten Bildung von α'-Martensit führte, wurde durch konventionelle Metallografie, EBSD-Messungen und magnetinduktive Messungen erfasst. In Bezug auf das erzielte Korrosionsverhalten zeigt sich der Einfluss beider Faktoren deutlich. Die Veränderung der mechanischen Eigenschaften infolge der Kaltumformung kann dabei als dominanter Einfluss auf die erzeugte Oberflächentopografie nachgewiesen werden. Hieraus folgt für geschliffene Oberflächen ein entgegengesetzter Trend des Korrosionsverhaltens mit steigendem Umformgrad zu den polierten oder elektropolierten Oberflächen.

https://doi.org/10.22032/dbt.50169

Westphalen, Jasper;
Implementierung eines Moduls zur großflächigen In-Line Blitzlampentemperung von gesputterten ITO-Schichten. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2021. - 1 Online-Ressource (x, 109 Seiten). - (Werkstofftechnik aktuell ; Band 22)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2020

Die Blitzlampentemperung (Flash Lamp Annealing - FLA) zählt zu den Kurzzeittemperverfahren (Rapid Thermal Annealing - RTA), da die Erwärmung und Abkühlung der Schicht im Bereich von Millisekunden liegen. Die mit Hilfe von Blitzlampen durchgeführte Temperung dient zur oberflächennahen Erwärmung von Festkörpern. Hierbei handelt es sich um einen thermischen Prozess, der Materialeigenschaften verändern kann. Durch die Blitzlampentemperung kann der Schichtwiderstand von transparenten leitfähigen Oxidschichten (Transparent Conductive Oxides - TCO) reduziert und die Transmission im sichtbaren Wellenlängenbereich erhöht werden. In der vorliegenden Forschungsarbeit wird das Prozessverhalten von dynamischen FLA-Prozessen bei Indium-Zinn-Oxid (ITO) Schichten experimentell dargelegt. Dazu wurde der Einfluss von verschiedenen Prozessparametern wie Energiedichte und Pulszeit des Xenonlichtblitzes erforscht. Erste Versuche zur Untersuchung des Einflusses der Blitzwiederholrate und der Geschwindigkeit des Substrates ließen sich erfolgreich durchführen. Die Herstellung aller Schichten erfolgte am Fraunhofer-Institut für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik (FEP) in der In-Line Sputteranlage ILA 750. Für die Blitzlampentemperung wurde das Lampensystem Xenon Flash Lamp Modul FLA 2x360w der Firma ROVAK GmbH genutzt. Das Modul ist Bestandteil der Beschichtungsanlage ILA 900 am Fraunhofer FEP und erlaubt sowohl die statische als auch die dynamische FLA-Behandlung von Substraten bis zu einer Größe von 600 mm x 1200 mm. Die unterschiedlichen Einstellungen der Blitze ließen sich optisch vermessen. Für ITO-Schichten mit einer Schichtdicke von 150 nm konnte nach der FLA-Behandlung ein Widerstand von 14 [Ohm] erreicht werden. Für die Transmission im sichtbaren Wellenlängenbereich wurden 87 % erzielt. Diese Werte sind vergleichbar mit einer konventionellen Temperung von ITO-Schichten im Ofen. Erfolgreich ließ sich zeigen, dass der FLAProzess an eine bestehende In-Line Prozessanlage implementiert werden kann.

https://doi.org/10.22032/dbt.49068

Caba, Stefan;
Qualitätsorientierte Prozessauslegung im Resin Transfer Molding. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2021. - 1 Online-Ressource (257 Seiten). - (Fertigungstechnik - aus den Grundlagen für die Anwendung ; Band 11)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2021

Resin Transfer Molding (RTM) als Herstellungsverfahren für Faserverbundbauteile bietet die Vorteile kurzer Zykluszeiten und niedriger Fehlstellengehalte in Form von Poren. Die Realisierung dieser beiden Ziele ist jedoch nur möglich, wenn der Einfluss der Prozesskenngrößen auf den Fehlstellengehalt bekannt ist. Hierzu wird in der vorliegenden Arbeit ein Beitrag geleistet. Die Bildung von Poren findet während der Benetzung der Faserbündel an der Fließfront des Harzes statt. Dabei entstehen aufgrund von Permeabilitätsunterschieden sowie der Wirkung des Kapillareffekts Ungleichmäßigkeiten, die zum Einschluss von Luft führen. In bisherigen Untersuchungen wurden zur Abschätzung des Porengehalts stets statische Kenngrößen verwendet und es erfolgte keine ausreichende Berücksichtigung der Bündelgeometrie. Daher können Ergebnisse nicht zur Prozessoptimierung auf konkret vorliegende Fälle übertragen werden. Mit Hilfe hier neu entwickelter Bündeltränkungsmodelle, in denen der dynamische Kontaktwinkel zwischen Harz und Faser erstmals rechnerisch erfasst wird, werden zunächst die Vorgänge an der Fließfront beschrieben. Es wird aufgezeigt, dass der Kapillareffekt bei hohen Tränkungsgeschwindigkeiten nicht mehr vorantreibend, sondern hemmend wirkt. Die Tränkungsmodelle werden in Fehlstellenentstehungsmodelle für sphärische und zylindrische Poren überführt. Ein neuartiges Weibull-Modell liefert dabei die Viskositätsentwicklung des Harzes während der Injektionsphase. Im anschließenden praktischen Teil werden Prozessversuche innerhalb eines Versuchsraums aus unterschiedlichen Preforms durchgeführt, in denen gezielt Poren erzeugt werden. Die vorliegenden Prozesskenngrößen werden in einem Glaswerkzeug in-situ erfasst. Die Gehalte der wesentlichen Fehlstellenarten werden analysiert. Hieraus ergeben sich empirisch ermittelte Anpassungsfaktoren für die Fehlstellenentstehungsmodelle, die von Faserhalbzeug oder Benetzungsrichtung abhängig sind. Die Modelle sind damit auf weitere Halbzeuge übertragbar. Abschließend wird ein Algorithmus zur Bestimmung der Injektionsparameter auf Basis des zu erwartenden Fehlstellengehalts anhand eines Beispielbauteils präsentiert. Dieser gestattet eine Prozessoptimierung, die sowohl eine kurze Zykluszeit als auch einen niedrigen Fehlstellengehalt zum Ziel hat. Somit wird ein kostengünstiger und qualitativ hochwertiger RTM-Prozess ermöglicht.

https://doi.org/10.22032/dbt.47951

Link, Steffen;
Aprotische Medien zur elektrochemischen Abscheidung von Silicium als neuartiges Anodenmaterial für Lithium-Ionen-Batterien. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2020. - 1 Online-Ressource (xii, 95, XLIX Seiten)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2021

Die elektrochemische Abscheidung von Silicium ist eine aussichtsreiche Alternative zu den derzeitigen energieintensiven Herstellungsverfahren. Bisher ist der Reduktionsprozess jedoch kaum verstanden und die Schichten weisen starke Kohlenstoff- und Sauerstoffverunreinigungen auf. Für den Einsatz als hochkapazitive Anoden in Lithium-Ionen-Batterien ist deshalb die Anpassung der Schichteigenschaften und chemischen Zusammensetzung erforderlich. Diese Parameter werden durch das verwendete Substrat, die Stabilität des Elektrolyten und dem angelegten Potential beeinflusst. Daher wird in dieser Arbeit die Reduktion von SiCl4 in diversen aprotischen Medien, u.a. 1-Butyl-1-methylpyrrolidinium Bis(trifluoromethylsulfonyl)imid ([BMP][TFSI]) und Sulfolan (SL), untersucht. Als Hauptanalysewerkzeug dient dabei die elektrochemische Quarzkristallmikrowaage mit Dissipationsüberwachung. Die morphologische und chemische Charakterisierung erfolgt mittels Rasterelektronenmikroskopie bzw. Röntgenphotoelektronenspektroskopie. Die Ergebnisse zeigen unabhängig von Substrat und Potential eine starke Zersetzung von [BMP][TFSI] während der Abscheidung. Die Menge an Si(0) unterscheidet sich jedoch auf den einzelnen Substraten und reicht von 18,1 at.% (Glaskohlenstoff - GC) bis 7,5 at.% (Ni). Im Gegensatz dazu wird die Reduktion von SiCl4 auf den Metallelektroden in SL bei niedrigen Potentialen kaum durch die Nebenreaktionen beeinträchtigt, wodurch doppelt so hohe Anteile an Si(0) in den Schichten erreicht werden. Auf GC verhindert die Zersetzung von SL eine erfolgreiche Abscheidung von Si. In beiden Elektrolyten nehmen Rauheit und Viskoelastizität des Si mit zunehmender Abscheidezeit (t>1h) zu. Das (De-)Lithiierungsverhalten der Schichten wird mittels galvanostatischer Zyklisierung in EC/DMC (1:1, v/v) - LiPF6 Elektrolyten bei verschiedenen spezifischen Strömen untersucht. Die Daten zeigen eine schnelle Abnahme der Kapazität aufgrund der hohen Volumenexpansion während der Legierungsbildung. Durch Verwendung eines porösen Kupfer-Stromabnehmers konnten die Zyklenstabilität, Ratenfähigkeit und Coulomb-Effizienz von aus SL abgeschiedenem Si jedoch deutlich verbessert werden. Selbst nach 1200 Zyklen besitzt das Material noch eine Kapazität von ca. 1,5 Ah/g. Darüber hinaus konnten keine Risse in der Schicht festgestellt werden, was die hohe Stabilität der Elektrode belegt.

https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2021000088

Dyck, Tobias;
Untersuchungen zu den tribologischen und elektrischen Eigenschaften zinnbeschichteter Kontaktoberflächen. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2020. - 1 Online-Ressource (XIII, 130 Blätter)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2020

An galvanisch beschichteten Kontaktgeometrien werden Kontaktwiderstandsmessungen, Reibversuche und Leiteranschlussuntersuchungen durchgeführt. Dabei werden hemisphärische, zylindrische und sickenförmige Geometrien mit unterschiedlichen Kontaktradien eingesetzt. Bei den Reibversuchen zeigen große Radien und zylindrische Kontaktgeometrien die günstigsten Verschleißeigenschaften. Dickere Zinnschichten führen zu einer höheren Verschleißbeständigkeit, allerdings auch zu erhöhten Reibkräften. Bei Zinnschichten führt die Relativbewegung zwischen zwei Kontaktpartnern bereits nach dem ersten Reibzyklus zu einer deutlichen Reduzierung des Kontaktwiderstands durch das Verdrängen der Oxidschicht aus dem Kontaktbereich. Nickel wird als Sperrschicht zwischen Kupfer und Zinn eingesetzt, zeigt aber auch bei den Verschleißversuchen günstige Eigenschaften. So steigt der Kontaktwiderstand weniger stark an als bei nicht unternickelten Kontakten. Eine signifikante Erhöhung der Verschleißbeständigkeit bei gleichzeitiger Reduzierung des Reibwerts kann durch den Einsatz von Schmieröl erreicht werden. Bei Kontaktwiderstandsmessungen ohne Relativbewegung zeigt sich für eine Hartgoldschicht, dass große Radien und zylindrische Kontaktgeometrien zu geringeren Kontaktwiderständen führen. Für Zinnschichten ist dieses Verhalten, je nach Schichtsystem, schwächer ausgeprägt oder nicht vorhanden. Unter Wärmeeinfluss zeigt sich eine Abnahme des Kontaktwiderstands mit zunehmender Temperatur für Hartgold- und Zinnschichten. Untersuchungen mit eindrähtigen Leitern zeigen für den betrachteten Kontaktkraftbereich bis 10 N ein elektrisch günstiges Verhalten bei kleinen Kontaktradien und dicken Zinnbeschichtungen. Für feindrähtige Leiter begünstigen breite Leiterpakete geringere Widerstandswerte. Durch die Entwicklung eines theoretischen Modells werden die mechanischen und elektrischen Vorgänge nachvollzogen. Es wird ein Modell für die Auslegung von Steckverbinderkontakten vorgestellt, welches auf einer analytischen Untersuchung der mechanischen, elektrischen und tribologischen Eigenschaften von Steckverbinderkontakten und daraus abgeleiteten Gleichungen basiert.

https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2020000642

Zyabkin, Dmitry;
Defect complexes interplay and its influence on the hyperfine structure of hydrogenated TiO2. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2020. - 1 Online-Ressource (xviii, 126 Seiten)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2020

Im Titel ist "2" tiefgestellt

Die Bestimmung von Faktoren, welche die Kinetik von photokatalytischen Prozessen beeinflussen und das Nachvollziehen von deren Funktion in Übergangsmetalloxiden, ist das Hauptthema beim Design von effizienten Materialien. Vorhergehende Studien haben gezeigt, dass Punktdefekte wie zum Beispiel Substitutionsatome, Zwischengitteratome und Leerstellen einen wesentlichen Beitrag zur Bandstruktur und zu den chemischen Eigenschaften eines Materials beitragen. Die Veränderung dieser Eigenschaften beeinflusst die Performance von Materialien in gewissen Anwendungsbereichen stark. Die Erwartung, dass ein fundamentales Verständnis von solchen Gitterdefekten positiv zur Aufklärung von deren Wirkung auf die Eigenschaften eines Materials beiträgt, ist die treibende Kraft hinter theoretischer und praktischer Forschung an dotierten und reduzierten Materialien. Das Ziel dieser Dissertation ist die Veränderung der elektronischen Struktur von Rutil und Anatas TiO2, welche die Modellsysteme von Übergangsmetalloxiden darstellen, unter der Beeinflussung von niedrigen Dotierungen mit Wasserstoff, Eisen und Cadmium sowie den Einfluss von Punktdefekten, zu untersuchen. Hierfür wurden Untersuchungen mir der Gestörte y-y Winkelkorrelation (englisch: time-differential perturbed angular correlation oder PAC) Methode, gemeinsam mit Mössbauer Spektroskopie und Tracer Diffusionsexperimenten durchgeführt, welche durch theoretische Studien und Untersuchungen mit Standardmethoden ergänzt wurden. Des Weiteren präsentiert der Autor einen neuen Versuchsaufbau zur Durchführung von Emissions-Mössbauer Messungen (eMIL), welches während dieser Arbeit entwickelt und konstruiert wurde. Die beobachteten Ergebnisse zeigen, dass das Dotandenverhalten nicht leicht voraussehbar ist und das Cd als Dotand in monokristallinem Rutil nicht nur am Kationenplatz sitzt, sondern dass Anteile davon auch andere Umgebungen, die von Leerstellenkonfigurationen beeinflusst werden, besetzen. Beide entdeckten Probenumgebungen scheinen hohen Temperaturen zu wiederstehen, allerdings sind Änderungen im Anteilverhalten sichtbar. Bei Emissions-Mössbauer Messungen zeigen dünne Schichten von Anastase ein temperaturabhängiges Verhalten im gesamten Messbereich. Dies hat zur Folge, dass zwei Anlass Stufen entstehen, welche durch Leerstellenbewegung und deren Interaktion mit Ti Zwischengitteratomen hervorgerufen werden. Die Oxidationsstufe Fe3+, welche eine Spin-Gitter-Relaxation zeigt, ändert sich durch Hydrierung. Dies impliziert, dass Wasserstoff ein sogenannter flacher Donator ist. Experimente in einem bestimmten Temperaturbereich zeigen, dass Leerstellen und Leerstellenansammlungen die Wasserstoffbewegung beeinflussen. Weitere PAC Experimente an den Temperaturwerten, an denen die Wasserstoffbewegung startet, zeigen eine Abhängigkeit des Verhaltens des Dotanden (Wasserstoff), zum Beispiel eine Kopplung mit Cd, von der Hydrierungsstärke. Längere Hydrierungsdauern zeigen, dass nach Dotierungs- bzw. Reduktionsprozessen Erholungseffekte folgen können. Die vorliegende Arbeit zeigt deutlich, dass die Methoden der Hyperfeinwechselwirkungen Informationen über die Natur und das Verhalten von Defekten in Übergangsmetalloxiden bereitstellen können. Diese Ergebnisse können einfach evaluiert und mit detaillierten Dichtefunktionaltheoriesimulationen verglichen werden.

https://www.db-thueringen.de/receive/dbt_mods_00045679

Kretzschmar, Björn Sten Mark;
Untersuchungen zur flammenpyrolytischen Abscheidung silikatischer Schichten mit definierter Porosität und Funktionalisierung. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2020. - 1 Online-Ressource (XVIII, 113 Seiten)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2020

In dieser Arbeit wurde die Erzeugung von definiert porösen Siliciumoxidschichten unter Anwendung der Flammenpyrolyse sowie eine Funktionalisierung der porösen Matrix durch nachträgliches Beschichten mit Manganoxid bzw. gleichzeitige Abscheidung mit Gold untersucht. Um die Porosität und die funktionale Wirkung abschätzen zu können, wurden spektroskopische und mikroskopische Analysen durchgeführt. Untersuchungen der Morphologie zeigten eindeutig nicht kristalline offenporige Strukturen auf. Auf Grund der geringen Schichtdicken stellte die Bestimmung der Porosität eine besondere Herausforderung dar. Mit Hilfe der Gravimetrie, SE und RBS wurden für die Porosität der applizierten Schichten Werte ermittelt, die für den Großteil der Proben gut übereinstimmten. Die Schichtdicken lagen in einem Bereich von 18 - 165 nm und die ermittelten Porositätswerte umfassten einen Bereich von 21 - 93 %. Es wurden die bei den einzelnen Messmethoden auftretenden Unsicherheiten bei der Bestimmung der Porosität diskutiert. Die größte Messungenauigkeit lieferte adsorbiertes Wasser. Mit Hilfe von TEM und ellipsometrischer Porosimetrie konnten Makro- und Mikroporen ausgeschlossen werden. Mesoporen waren in geringer Anzahl mit Porenradien von 4 - 5, 7,5 und 10 -15 nm nachweisbar. Die statistische Versuchsplanung zeigte, dass die Haupteinflussparameter auf die Schichtporosität der Brenner-Substrat-Abstand und die Durchlaufanzahl sind. RMD- und MD-Simulationen lieferten einen wesentlichen Beitrag zum Verständnis von der Bildung chemischer Bindungen und der Netzwerkentstehung sowie dem Schichtwachstumsprozess. Die nachträglich abgeschiedenen Manganoxide wiesen in Abhängigkeit von den Prozessparametern (Brenner-Substrat-Abstand und Anteil an Sauerstoff in der Flamme; auf Silizium-Wafer) unterschiedliche Mangan/Sauerstoffverhältnisse auf. Insbesondere bei geringen Durchlaufanzahlen, geringem Brenner-Substrat-Abstand und wenig Sauerstoff in der Flamme konnten große Mn/O-Verhältnisse appliziert werden. Ein Einsatz der Manganoxidschichten als antibakterielle Schicht (Silicium-Wafer), als Elektrodenmaterial (ITO-Glas) und für transmissionserhöhende Schichten (Floatglas) wurde untersucht. Auf Grund von zu wenig haftfestem Material konnte ein Einsatz als antibakterielle Beschichtung und als Elektrodenmaterial ausgeschlossen werden. Eine Kombination aus SiO2-x- und MnOx-Schicht zeigte eine Erhöhung der Transmission über einen großen Wellenlängenbereich (VIS). Die gleichzeitig abgeschiedenen Dünnfilme zur Erzeugung von Gold-dotierten Siliciumoxidschichten besaßen eine zur Literatur vergleichbare katalytische Wirkung (beim Abbau von 4-Nitrophenol zu 4-Aminophenol).

https://www.db-thueringen.de/receive/dbt_mods_00045675

Vakaliuk, Oleksii;
Novel Lorentz Force Velocimetry system based on bulk high-temperature superconductors. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2020. - 1 Online-Ressource (iii, 174 Seiten)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2020

Die Lorentzkraftanometrie (LKA) ist eine Technik zur Messung der Geschwindigkeit von elektrisch leitfähigen Flüssigkeiten. Sie ist eine nicht-invasive Messtechnik, die besonders vorteilhaft für heiße, opake und aggressive Elektrolyte ist. Die LKA wurde für Salzwasser als Modellelektrolyt erfolgreich mit Dauermagnetanordnungen (DM) ohne magnetischen Rückschluss, aber mit gezielter Flussführung (Halbach-Array) und hochpräzisen Kraftmesssytemen (KMS) auf Basis der interferometrischen Messung der Auslenkung des Magnetsystems und der elektromagnetischen Kompensation der Auslenkung demonstriert. Um die LKA für schwach leitfähige Elektrolyte zu erweitern, ist eine Magnetfelderzeugung von > 1 T erforderlich. Ein Hochtemperatursupraleiter-Bulk (Bulk-HTS) kann ein Magnetfeld von mehreren Tesla erzeugen und somit die LKA-Leistung deutlich verbessern und die bisher genutzten DM ersetzen. Diese Arbeit zielt deshalb darauf ab, Bulk-HTS's in der LKA unter Berücksichtigung der kritischen Verbindungen zwischen der Funktionalität von Bulk-HTS's und dem KMS einzusetzen und ein LKA-System mit Bulk-HTS's zu entwerfen, herzustellen und zu testen. Die Ergebnisse wurden für die Entwicklung eines neuartigen LKA-System auf Basis eines Bulk-HTS als Magnetfeldquelle und einer Torsionswaage als Kraftmesssystem genutzt. Dieses System - Superconducting High-precision Lorentz Force Measurement System (Super-LOFOS) - wurde dann erfolgreich aufgebaut und getestet. Bei Kühlung mit flüssigem Stickstoff bzw. Helium werden auf der Stirnfläche des Super-LOFOS magnetische Flußdichten von B_T = 100 mT bzw. B_T = 1,2 T erzeugt. Damit erweitert die vorliegende Arbeit die Einsetzbarkeit der LKA für gering elektrisch leitende und langsam strömende Fluide auf ([sigma] &hahog; u) = 1-10) S s^-1, sowie macht hochpräzise Kraftmessungen bis 1 nN unter kryogenen Bedingungen möglich. Darüber hinaus stellt das entwickelte Messsystem Super-LOFOS einen tragbaren Magnetfeldgenerator dar, der für NMR- und MRT-Technologien, Drug Targeting, und magnetische Trennungsverfahren einsetzbar ist.

https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2020000083

Weidner, Markus;
Magnetsysteme auf Basis von Hochtemperatursupraleitern für die Lorentzkraftanemometrie. - Ilmenau, 2019. - ix, 102 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2019

Das Verfahren der Lorentzkraftanemometrie ermöglicht eine kontaktlose Strömungsmessung von Flüssigkeiten mit geringer Leitfähigkeit und Geschwindigkeit. Aufgrund des elektromagnetischen Messprinzips ist die Messung an heißen, aggressiven oder opaken Fluiden möglich. Die Auflösung des Verfahrens lässt sich durch stärkere Magnetfeldquellen erhöhen. Diese Arbeit untersucht und bewertet das Potential von Supraleitern, welche eine höhere Energiedichte als die bisher verwendeten Permanentmagnete besitzen, für eine Verwendung als Magnetfeldquelle in der Lorentzkraftanemometrie. Dafür wird ein geeignetes Material recherchiert und ein notwendiges Kühlkonzept entwickelt. Für die ausführliche Untersuchung der physikalischen Eigenschaften der Supraleiter wurde der Hochtempertursupraleiter YBCO als Bulkmaterial identifiziert und eine Kühlinfrastruktur aufgebaut, welche Magnetisierungen von 5 T und Temperaturen von 20 K durch Flüssighelium erreicht. In den Supraleitern wurden reproduzierbar Magnetfelder eingefroren und Feldmessungen in Abhängigkeit von Temperatur, Durchmesser sowie Abstand bei einer paarweisen Anordnung durchgeführt. Der negative Effekt des Flusskriechens reduzierte sich durch Temperaturreduzierung nach dem Magnetisieren. Mit der gemessenen Flussdichteverteilung der Proben konnte ein numerisches Simulationsmodell entwickelt werden, welches zur Berechnung der zu erwartenden Lorentzkräfte verwendet werden kann. Eine erste Lorentzkraftmessung mit einem einfachen supraleitenden Magnetsystem an einem Kupferzylinder wurde erfolgreich durchgeführt und bestätigt das erarbeitete Modell. Mit dem Modell wurden Optimierungen für die Supraleiteranordnung berechnet und ergeben eine in Strömungsrichtung linear angeordnete Kette von Supraleiterpaaren. Dabei sollte der Abstand der Paare zueinander mindestens ihrem Durchmesser entsprechen. Des Weiteren wird gezeigt, dass für die durch die Magnetisierungsvorrichtung vorgegebenen Systemausdehnungen maximal drei Supraleiterpaare verwendet werden sollten. Größere Anzahlen resultieren in geringeren Lorentzkräften. Die Verwendung von Flüssigstickstoff bei 77 K als Kühlmittel reicht nicht aus um mit den verwendeten Supraleitern höhere Kräfte als das bisherige Permanentmagnetsystem zu erreichen. Erst eine Kühlung unter 50 K mit Flüssighelium oder Kryokühlern erzielt eine vier- bis 22-fache Erhöhungen der Lorentzkraft.

Wang, Hongmei;
Hydrogen and nitrogen plasma treated materials with disordered surface layer used for energy storage and conversion devices. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2019. - 1 Online-Ressource (XX, 108 Seiten)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2019

Die Plasmabehandlung gilt als eine einfache und effektive Methode zur Modifikation der Materialoberfläche von Elektroden für elektrochemische Energiespeicher- und Umwandlungs-vorrichtungen, um die Leistungen zu verbessern. Infolgedessen konnten nach der Hochleistungsplasmabehandlung ungeordnete Oberflächenschichten und Atomleerstellen entstehen, die eine wichtige Rolle bei der Leistungssteigerung von Energiespeicher- und Umwandlungsmaterialien spielen. In dieser Arbeit werden Wasserstoff- und Stickstoffplasma verwendet, um Lithium- und Natriumionenbatterien (LIBs und SIBs) Anodenmaterialien und elektrochemische Katalysatoren für die Stickstoffreduktionsreaktion (NRR) zu modifizieren, und die elektrochemischen Anwendungsleistungen dieser Materialien zu untersuchen. Erstens, werden WS2-Nanopartikel durch Wasserstoff-Plasma-Behandlung bei 300 ˚C für 2 Stunden modifiziert, und die hydrierten WS2 (H-WS2)-Nanopartikel zeigen eine deutlich verbesserte elektrochemische Leistung als Anodenmaterial für Lithium-Ionen-Batterien (LIBs) und Natrium-Ionen-Batterien (SIBs). Die TEM-Untersuchung zeigt eine ungeordnete Oberflächenschicht mit einer Dicke von etwa 2,5 nm nach der Behandlung, was auch durch die Ergebnisse der Raman Spektroskopie bestätigt wird. Die Verschiebung der XPS-Peaks deutet an, dass die Oberflächenstörungen der Struktur in die kristalline Struktur integriert sind. Die H-WS2-basierten LIBs und SIBs weisen eine deutlich höhere spezifische Kapazität bei unterschiedlichen Stromdichten auf. Darüber hinaus zeigt die Untersuchung der elektrochemische Impedanzspektroskopie (EIS) eine drastische Verringerung des Ladungsübertragungswiderstands sowohl für LIB als auch für SIB. Das bedeutet, dass die plasmahydrierte Elektrode für den Elektronentransport während des elektrochemischen Prozesses vorteilhafter ist. Die verbesserte Leistung von H-WS2 in beiden Anwendungen von Li und Na Ionenbatterien ist auf den reduzierten Ladungsübertragungswiderstand an der ungeordneten Oberflächenschicht und die verbesserte elektronische Leitfähigkeit durch die Störungsoberfläche in der kristallinen Struktur zurückzuführen. Zweitens, werden stickstoffdotierte TiO2 (N-TiO2)-Nanopartikel durch Stickstoffplasma-Behandlung hergestellt und als Anodenmaterial von Natriumionenbatterien (SIBs) untersucht. Die N-TiO2-Nanopartikel weisen eine wesentlich bessere Ratenleistung auf und liefern Entladekapazitäten von etwa 621 mAh-g-1 bei 0,1 C und 75 mAh-g-1 bei 5 C sowie eine deutlich verbesserte Kapazitätserhaltung (mehr als 98% nach mehr als 400 Zyklen) als das unbehandelte TiO2. Im Gegensatz zu den anderen stickstoffdotierten TiO2, von denen in der Literatur berichtet werden, bildet sich in den N-TiO2-Nanopartikeln nach der N2-Plasmabehandlung eine ungeordnete Oberflächenschicht mit einer Dicke von etwa 2,5 nm. Sowohl der dotierte Stickstoff als auch die ungeordnete Oberflächenschicht spielen eine wichtige Rolle bei der Verbesserung der Natriumspeicherleistung. Drittens, haben wir das TiO2-Au (P-TiO2-Au, Goldnanocluster, unterstützt durch P25 TiO2-Nanopartikel, Au-Belastung: ˜ 2 wt%) als elektrochemische Katalysatoren für die Stickstoffreduktionsreaktion benutzt. Das Material wurde mit H2-Plasma modifiziert und bildete dann einen blau-schwarzen H-TiO2-Au-Katalysator, der eine verbesserte Leistung für den Prozess der Stickstoffreduktionsreaktion (NRR) im Vergleich zur unbehandelten Probe zeigte. Aus den TEM-Untersuchungen konnten wir einige ungeordnete Positionen an der Oberfläche finden, und auch die Raman-Intensitäten von H-TiO2-Au sind viel niedriger als das unbehandelte Material, das auf die ungeordnete Oberfläche und die Bildung von Sauerstoffleerstellen zurückzuführen ist. Darüber hinaus konnte nach der Wasserstoff-Plasma-Behandlung ein kleiner Peak-Shift im XPS -Spektrum festgestellt werden. Wenn die Probe für die elektrochemische NRR verwendet wurde, ist die Ausbeute an NH3 von blau-schwarzem H-TiO2-Au etwa 9,5 mal höher als die unbehandelte Probe, während die höchste faradaysche Effizienz von 2,7 % auch bei dem Potential von -0,1V erreicht wird. Die Ergebnisse der DFT-Berechnung bestätigen, dass H-TiO2-Au bei Sauerstoffleerstellen und ungeordneter Oberflächenschicht für den NRR-Prozess sehr bevorzugt wird. Es zeigt außerdem, dass der Reduktionsprozess der H2-Plasma-Behandlung eine wichtige Rolle bei der Verbesserung der Leistung von Katalysatoren spielt. Es könnte das erste Mal sein, dass die Plasmatechnik zur Modifikation des Katalysators für elektrochemische NRR-Prozesse eingesetzt wurde.

https://www.db-thueringen.de/receive/dbt_mods_00040641

Weigel, Christoph;
Fluorbasiertes Trockenätzen von Mikrostrukturen in Glas und Glaskeramik. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2019. - 1 Online-Ressource (XII, 189 Seiten)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2019

Mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten von nahe 0 im Temperaturbereich von 0 ... 50 ˚C wird Zerodur vielfach für temperaturstabilisierte Systeme eingesetzt. Da es an Untersuchungen und Ergebnissen zu Batch-kompatiblen Mikrostrukturierungsverfahren mit hoher Genauigkeit fehlt, ist dessen Einsatz in der Mikrosystemtechnik bisher jedoch selten. Die Ursachen dafür liegen in den herausfordernden Materialeigenschaften. In dieser Arbeit wird ausgehend von Untersuchungen an herkömmlichen Gläsern das Plasmatiefenätzen der komplexen Glaskeramik Zerodur im Fluorplasma als massenmarkttaugliche Strukturierungsmöglichkeit untersucht. Herausfordernd ist dabei zum einen die komplexe chemische Zusammensetzung. So ist ein Großteil der Bestandteile im Fluorplasma nicht chemisch ätzbar. Weiterhin muss den thermischen Eigenschaften wie der Wärmeleitung und der thermischen Dehnung mehr Beachtung geschenkt werden, als dies z.B. für die Strukturierung von Silicium oder anderen herkömmlichen Gläsern der Fall ist. Für die Untersuchungen des Ätzverhaltens kommt ein induktiv-gekoppeltes Plasma (ICP-RIE) zum Einsatz. Wegen der hohen Plasmadichte bei gleichzeitig geringem Prozessdruck sind eine hohe Ätzrate und Anisotropie erreichbar. Das optimierte Ionen-induzierte Ätzen setzt aber Hartmasken voraus, die sowohl stabil gegenüber den thermischen und chemischen Belastungen als auch dem physikalischen Ionenbeschuss sind. Hierzu wurde eine geeignete Maskierungstechnik etabliert. Ausgehend von den erreichten Ergebnissen in Quarzglas wird der Einfluss der Materialkomplexität auf das Ätzergebnis untersucht. Dabei werden komplexe Borosilikatgläser mit unterschiedlichen Anteilen an nichtflüchtigen Reaktionsprodukten im Fluor-Plasma betrachtet. Der Einfluss der Materialkomplexität auf die Ätzrate, die Selektivität, die Rauheit des Ätzbodens und die Vertikalität der Seitenwände wird eingehend diskutiert. Diese Erkenntnisse dienen als Ausgangspunkt für die Untersuchungen der komplexen Glaskeramik Zerodur. In einer breiten Parameterstudie zeigt sich, dass mit der Wahl der Prozessparameter Einfluss auf die topografischen Kenngrößen der erzeugten Strukturen genommen werden kann. Hohe Ätzraten von mehr als 250 nm/min bei einer Selektivität von 6,4 und einem Flankenwinkel von 70,5˚ werden mit den Ätzgasen SF6/CHF3 und SF6 erreicht. In der Anwendung der prozesstechnischen Erkenntnisse wird die Freistellung von mikromechanische Elementen demonstriert. Mit einem optimierten Prozess können Wafer mit einer Dicke von 150 [my]m vollständig durchgeätzt werden. Der dafür entwickelte zweiseitige Ätzprozess erlaubt ein hohes Aspektverhältnis trotz Flankenneigung. Die weiteren Herausforderungen an den Freistellungsprozess und die optimale Wahl der Prozessparameter werden eingehend diskutiert. Strukturuntersuchungen der tiefengeätzten und freigestellten Strukturen zeigen, dass nichtflüchtige Reaktionsprodukte aus Aluminium und Fluor den Strukturierungsprozess beeinflussen. Hier existieren Unterschiede zwischen dem Tiefenätzen und dem Freistellen, die mit einem entwickelten Erklärungsmodell beschrieben werden können, das auch auf andere komplexe Gläser und Glaskeramiken angewendet werden kann. Diese Arbeit leistet einen wichtigen Beitrag zur Batch-kompatiblen Strukturierung komplexer Gläser und Glaskeramiken in Fluorplasmen. Vor allem die Strukturierung von Zerodur hebt sich vom wissenschaftlichen Stand ab. Bislang konnte hierfür nur auf Literatur mit einem geringen Umfang an Ergebnissen zurückgegriffen werden.

https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2019000280

Quiroz, Pamela;
Synthese, Charakterisierung und Applikation von Ti-substituierten Hexaferriten. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2019. - 1 Online-Ressource ( IV, 153 Seiten)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2019

Bariumhexaferrit (BaFe12O19) hat aufgrund seiner großen uniaxialen magnetokristallinen Anisotropie, des hohen spezifischen Widerstands und der Permeabilität bei hohen Frequenzen viel Aufmerksamkeit für Anwendungen im Mikrowellenbereich erregt. Es kann zum Beispiel als Absorber für elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) Anwendungen eingesetzt werden. Die chemische Substitution von Eisen durch Titan im Bariumhexaferrit zeigt, dass die magnetischen Eigenschaften stark beeinflussbar und die Mikrowelleneigenschaften verbesserbar sind. In der vorliegenden Arbeit werden für Mikrowellenanwendungen Titan-substituierte hexagonale M-Typ Ferrite in einer schnellgekühlten Glasschmelze der Grundzusammensetzung (Mol-%): 40 + 33 B2O3 BaO + (27-x) Fe2O3 + x TiO2. mit der Glaskristallisationstechnik bei Variation der Schmelzsubstitution und der Kristallisationsparameter hergestellt. Dabei wird insbesondere der Einfluss der Schmelzsubstitution und der Temperbedingungen auf die magnetischen Eigenschaften, die Wertigkeit der Eisen-Ionen im Glas und in den Pulvern, die Phasenbildung im Glas und die Mikrowellenabsorption der Pulver untersucht. Thermokinetische Analysen sind die Basis, die Phasentransformationen durch die Analyse der kinetischen Parameter zu verstehen und die Gitterplatzbesetzung und den Fe2+ -Gehalt in der ferrimagnetischen Phase zu kontrollieren, um somit die Mikrowellenabsorption von Ti-substituierten Bariumhexaferritpulvern zu optimieren. Dabei wurde der Einfluss von Temperatur und Heizrate untersucht. Für die Kristallisation von Bariumhexaferrit in der glasigen Matrix von x= 0, 1,8, 3,6, 4,2 und 6,4 Mol %-TiO2, die mittels dem ASTM E698-Verfahren bestimmt wurde, ist eine Gesamtaktivierungsenergie von 311,74 ± 3 kJ mol-1 erforderlich. Die Phasenumwandlung während der Kristallisation wurde nicht von der Ti-Substitution beeinflusst. Die Substitution der Fe3+- durch Ti4+-Ionen verändert die magnetokristalline Anisotropie des Bariumhexaferrites. Dieser Effekt wurde durch Messung der statischen magnetischen Eigenschaften (JHC und MS) an den synthetisierten Pulvern mit einem Probenvibrationsmagnetometer untersucht. Weiterhin wurde mittels Mößbauer Spektroskopie festgestellt, dass die Ti4+ Ionen bevorzugt die 2a und geringfügig auch die 2b Zwischengitterplätze besetzen. Für höhere Schmelzsubstitutionen x = 5,4 Mol %-TiO2 werden auch die 4f1 und 4f2- Plätze besetzt. Außerdem wurde mittels Röntgendiffraktometrie nachgewiesen, dass sich bei diesen hohen Schmelzsubstitutionen x = 4.6 Mol-% TiO2 neben der ferrimagnetischen (BaFe3+xFe2+12-2xTi4+xO19) auch eine dielektrische Phase ausbildet, welche BaTi6O13 entspricht. Die kontrollierte Beeinflussung der Gitterplatzbesetzung durch Ti4+-Ionen und des Fe2+-Gehaltes in der ferrimagnetischen Phase sowie die Einstellung des dielektrischen Phasenanteils während der Temperung sind Möglichkeiten zur Optimierung der Mikrowellenabsorption von mit der Glaskristallisationstechnik hergestellten Ti-substituierten Bariumhexaferrite Pulvern.

https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2019000198

Steidl, Matthias;
Integration von nanoskaligen III-V Halbleiterstrukturen auf Silizium für die solare Energiekonversion. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2019. - 1 Online-Ressource (xii, 169 Seiten)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2019

Tandem-Absorberstrukturen bestehend aus ternären III-V-Halbleiter-Nanodrähten (ND) als obere Teilzellen und Si als untere Teilzelle besitzen ein hohes Potential für kostengünstige, hocheffiziente Photovoltaik und solare Wasserspaltung. Ziel dieser Arbeit ist es den Weg zu einem solchem Tandem zu ebnen, wobei GaP als Pufferschicht zum Si(111)-Substrat und die metallorganische Gasphasenepitaxie (MOVPE) als Präparationsmethode dient. Dafür soll ein detailliertes Verständnis hierbei erforderlicher Prozessschritte auf möglichst atomarer Skala geschaffen werden, um somit die Kontrolle über jeden einzelnen dieser Präparationsschritte zu erlangen. Es zeigte sich, dass die Si(111)-Oberfläche sich in der H2-Atmosphäre des MOVPE-Reaktors wesentlich anders verhält als während der etablierten Präparation in Ultrahochvakuum: So ist diese nach thermischer Deoxidation (1×1)-rekonstruiert und Monohydrid-terminiert. Reflexionsanisotropie-Spektroskopie erweist sich als geeignet die thermische Deoxidation fehlorientierter Substrate in-situ zu beobachten. Senkrechtes, geradliniges Wachstum von ND erfordert B-polare GaP(111) Pufferschichten auf Si. Epitaxie von GaP auf H-terminiertem Si(111) resultierte jedoch in A-Typ Polarität. Mit Hilfe einer vorangehenden As-Terminierung der Si(111)-Oberfläche gelingt es, die Polarität zu GaP(111)B umzukehren. Die Verwendung geeigneter Si-Substrate und Nukleationsbedingungen erlaubte es die Dichte an Rotationszwillingengrenzen (RZGs) deutlich zu reduzieren und somit den Anteil senkrechter ND auf über 97% zu steigern. Denn wie sich zeigte, wirken sich RZGs nachteilig auf anschließendes ND-Wachstum aus, indem sie es entweder vollständig unterdrücken, diagonal zur Substratoberfläche oder horizontal entlang der RZG verlaufen lassen. Verlässt ein horizontaler ND die RZG, entscheidet die Gitterfehlanpassung über die weitere Wachstumsrichtung: homoepitaktische ND setzen ihre Wachstum in die Senkrechte fort, während heteroepitaktische ND horizontal bleiben. Zum Verständnis dieser Phänomenologie wird ein quantitatives, kinetisches Nukleationsmodell entwickelt. Unabhängig vom Auftreten von RZGs vermag dieses Modell, das horizontale ND-Wachstum in gitterfehlangepassten Systemen zu erklären. Außerdem gelingt es erstmals verdünnt-Stickstoff-haltige ND-Strukturen via MOVPE zu präparieren. Zwei Ansätze sind erfolgreich: N-Einbau während des vapor-liquid-solid-Wachstums; und N-Einbau in eine Hülle. Darüber hinaus wird die Dotierung von Nanodrähten mittels eines Vierspitzen-Rastertunnelmikroskops untersucht. Hiermit werden Widerstandsprofile freistehender ND bestimmt, was eine anschließende Anpassung der Wachstumsparameter an gewünschte Dotierprofile erlaubt.

https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2019000184

Ivanov, Svetlozar;
Novel materials and advanced analytical techniques for application in Li-ion battery research and technology. - Ilmenau. - 1 Band (verschiedene Seitenzählungen)
Technische Universität Ilmenau, Habilitationsschrift 2019

Stürzel, Thomas;
Maßnahmen zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften von Recycling Al-Druckgusslegierungen für Powertrain-Anwendungen. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2018. - 1 Online-Ressource (xxviii, 160 Seiten, Seite xxix-lxx)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2018

Im Rahmen dieser Arbeit wird das Eigenschaftsspektrum der Al-Recyclinglegierung 226D (AlSi9Cu3Fe) unter Optimierung der Zusammensetzung und Wärmebehandlung erweitert. Neben thermodynamischen Simulationen mit JMatPro® und der Vorgehensweise nach DfSS Design-for-Six-Sigma werden Legierungsversuche im Labor- und Industriemaßstab, Makrohärte- und Dichtemessungen, Kerbschlagbiege- und Zugversuche, Bestimmung der Dauerschwellfestigkeit, DSC- und Dilatometermessungen sowie Licht- und Rasterelektronenmikroskopie mit EDX und zudem Röntgendiffraktometrie durchgeführt. Die Kombination aus DfSS und JMatPro® liefert im ersten Schritt eine Einschränkung der Legierung 226D hinsichtlich intermetallischer Phasen und Dehngrenze. Laborversuche zeigen durch 0,1 wt% Mo die Unterdrückung von nadeligen ß-Al5FeSi Phasen und stattdessen die Bildung verrundeter neuartiger AlFeMoMnSi-Phasen. Dies führt zu einer um bis zu 35 % gesteigerten Bruchdehnung. Der Übertrag auf ein Druckguss-Kurbelgehäuse zeigt ebenso eine Kennwertsteigerung. Dabei können Gefügebestandteile sicher mit JMatPro® vorhergesagt werden. Dies wird durch REM und XRD bestätigt. Die reduzierte Auslagerung T5mod 200 zeigt im Vergleich zur Referenz bereits eine signifikant höhere Dehngrenze und teils erhöhte Dauerschwellfestigkeit bis Pü50 = 57 MPa. Diese Steigerungen sind auf veränderte Ausscheidungsspezies und -dichte zurückzuführen. Optimiertes Lösungsglühen findet bei 738 K (465 ˚C) mit 3 h Haltezeit statt und liefert in Kombination mit reduzierter Auslagerung bei 473 K (200 ˚C) die höchste Dehngrenze bis 300 MPa. Dies führt auch bei der Kurzzeitwarmfestigkeit zu deutlicher Kennwertsteigerung. Bei 500 h Temperaturbelastung ist allerdings nur bis 453 K (180 ˚C) ein Vorteil zu erzielen, wohingegen nach 473 K (200 ˚C) / 500 h alle Varianten auf Rp0,2 [rund] 150 MPa abfallen. Der Spagat zwischen hoher Dehngrenze und geringem irreversiblem thermischem Wachstum zeigt sich insbesondere zwischen Auslagerungstemperaturen sowie ein- bzw. zweistufiger Wärmebehandlung. Durch Optimierung der Zusammensetzung und Wärmebehandlung wird eine deutliche Steigerung der korrelierenden Werte Quality-Index QIDJR und Sicherheitsprodukt Rp0,2 x A erreicht. Außerdem besteht ein tendenzieller Zusammenhang zwischen Sicherheitsprodukt und Kerbschlagarbeit.

https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2018000432

Sen, Seema;
Development of PVD-coated and nanostructured reactive multilayer films. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2018. - 1 Online-Ressource (XVII, 166 Seiten). - (Werkstofftechnik aktuell ; Band 19)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2018

Als eine neue Klasse von energetischen Materialien speichern die reaktiven Multilagensysteme die chemische Energie. Sie setzen eine große Menge der Energie durch eine schnelle Reaktionspropagation nach einer Aktivierung in der Form von Wärme frei. Im Zusammenhang mit dem zunehmenden Potenzial in den hochmodernen Fügetechnologien und den anderen Industrieanwendungen finden solche Typen von reaktiven Mehrschichtensystemen große Aufmerksamkeit. Das hohe Interesse konzentriert sich auf die Anwendung der sehr schnellen und lokalisierten Energie Freisetzung. Die Kenntnisse über die Materialkombinationen und Morphologie spielt eine wichtige Rolle, um reaktive Mehrschichtensysteme mit entsprechenden Reaktionseigenschaften und Wärmemenge herzustellen. Im Mittelpunkt dieser Arbeit stehen daher die Entwicklung der Schichtweise abgeschiedenen reaktiven Multilagenschichten und die Charakterisierung der Reaktionseigenschaften. Die eingestellten Bereiche können wie folgt zusammengefasst werden; - Die reaktiven Multilagenschichten von binären Ti-Al, Zr-Al und ternären Ti-Al-Si Kombinationen wurden mittels Magnetronsputtern-Deposition produziert, die zu der niedrigen Medium oder hohen Energieklasse gehören. - Die selbstverbreitenden Reaktionseigenschaften wurden in Bezug auf Wärme, Temperatur, Reaktionsgeschwindigkeit und Propagationsweisen charakterisiert. - Herstellung der großflächigen freistehenden reaktiven Folien wurde aufgezeigt. Für die Bestimmung der Reaktionswärme wurde die Standardbildungsenthalpie zu Beginn der Arbeit durch thermodynamische Simulationen mit Thermo-Calc 3.1 berechnet. Die Menge der Reaktionswärme hängt von der chemischen Zusammensetzung des Ti-Al-, Zr-Al- und Ti-Si Systems ab. Dann wurden Ti/Al, Zr/Al und Ti/Si/Ti/nAl Multilagenschichten für unterschiedliche Periodendicken, Molverhältnisse und Multischichtaufbau abgeschieden. Die Ti/nAl (n = 1-3) reaktiven Multilagenschichten wurden mit verschiedenen Al-Molverhältnissen hergestellt. Die Reaktionsgeschwindigkeit änderte sich zwischen (0.68±0.4) m/s und (2.57±0.6) m/s. Die Reaktionstemperatur änderte sich im Bereich 1215-1298 ˚C. Die 1Ti/3Al Schicht zeigt auch eine instationäre Reaktionspropagation mit der Kräuselungsbandbildung. Außerdem wurden der Temperaturfluss und die chemische Vermischung in nanoskalige Schichten von 1Ti/1Al Zusammensetzung (für 20 nm Periodendicke) erstmals mittels Strömung Simulation berechnet. Die Ergebnisse zeigten, dass der Temperaturfluss viel schneller als das chemische Mischen während der fortschreitenden Reaktion ist. Die 1Zr/1Al Schichten wurden mit der verschiedenen Periodendicken von 20 nm bis 55 nm untersucht. Die Reaktionsgeschwindigkeit und Reaktionstemperatur änderten sich im Bereich 0.23-1.22 m/s und 1581-1707 ˚C. Hier wurde auch die Oxidationsreaktion während der fortschreitenden Reaktion aufgezeigt. Zum ersten Mal wurden ternäre Multilagenschichten von Ti, Si und Al-Reaktanten für verschiedene Schichtenanordnung (Si/Ti/Al/Si und Ti/Si/Ti/nAl, n = 1-3) abgeschieden. Hier, Reaktionseigenschaften hängten von Schichtenanordnung und Al-Molverhältnissen ab. Für den Ti/Si/Ti/Al Schicht konnte eine maximale Reaktionspropagation von (9.2±2) m/s und eine Reaktionstemperatur von (1807±30) ˚C bestimmt werden. Danach wurden die vorgenannten ternären Folien erstmals in einem reaktiven Fügeprozess eingesetzt. Für die Herstellung großflächiger freistehenden RMS, würde der Einfluss der Substratwerkstoffe in Hinblick auf der Ablöseverhalten nach der Beschichtung untersucht. Die Verwendung des Kupfersubstrats zeigt eine einfache und schnelle Weise, freistehende Folie zu produzieren. Diese Methode ermöglicht die Produktion von freistehenden 1Zr/1Al und 1Ti/1Si/1Ti/Al Folien mit der großen Fläche von 11 cm × 2 cm × 45 [my]m und 8 cm × 4 cm × 52 [my]m. Außerdem zeigt diese Arbeit einen verbesserten Herstellungsprozess mit der Skalierbarkeit und homogenen Mikrostrukturen von Multilagenschichten. Die Untersuchungen in dieser Arbeit zeigen, dass die Zusammensetzung und Morphologie die Reaktionseigenschaften unmittelbar beeinflussen und bieten potenzielle Möglichkeiten als eine kontrollierbare Wärmequelle auf der Basis Ti/Al-, Zr/Al- und Ti/Si/Al RMS zur Verfügung stellen. Andererseits schließt die Reaktion die Effekte der Oxidation und instationären Reaktionspropagation ein, die dabei hilfreich wären, die Reaktionskinetik zu verstehen. Die Ergebnisse in dieser Arbeit können als ein Beitrag zu einem Modell um ideale RMS in Bezug auf Reaktionseigenschaften zu entwickeln.

https://www.db-thueringen.de/receive/dbt_mods_00035336

Wiegmann, Christoph;
Charakterisierung von NiP-Schichten und alternativen Beschichtungssystemen als Verschleiß- und Korrosionsschutz auf Aluminiumknetlegierungen. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2018. - 1 Online-Ressource (X, 181 Blätter)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2018

Verdichterräder in Abgasturboladern werden nach Stand der Technik aus der hochwarmfesten Aluminiumknetlegierung EN AW 2618A hergestellt. Bei Motoren mit Niederdruck-Abgasrückführung müssen diese aus Gründen des Verschleiß- und Korrosionsschutzes zusätzlich beschichtet werden. Die verwendeten Nickel-Phosphor-Schichten haben jedoch einen erheblichen Einfluss auf die dynamische Belastbarkeit. Ziel dieser Dissertation ist es daher, zum einen die Belastungen des Verdichterrades in geeigneten Versuchen nachzustellen und zum anderen eine vergleichbare Datenbasis für verschiedene Verdichterradgrundwerkstoffe und -beschichtungen zu erstellen. Die Belastungen des Verdichterrades werden hierbei in Zugschwellversuchen, verschiedenen Korrosionsversuchen, mittels Kavitation und einer thermischen Alterung nachgestellt. Als untersuchte Grundwerkstoffe werden der aktuell verwendete Werkstoff EN AW 2618A und eine alternative Knetlegierung AA 2055 betrachtet. Als mögliche Beschichtungen werden Nickel-Phosphor-Schichten und plasmachemische Aluminiumoxidschichten untersucht. Im Vergleich der beiden Grundwerkstoffe zeigt sich dabei, dass der alternative Werkstoff in Bezug auf die dynamische Belastbarkeit und die Verschleißbeständigkeit dem aktuell verwendeten Werkstoff deutlich überlegen ist. Die Korrosions- und Alterungsbeständigkeit ist jedoch geringer. Bei den beiden Beschichtungsvarianten zeigen sich die Nickel-Phosphor-Schichten in Bezug auf die Verschleiß- und die Korrosionsbeständigkeit als beste Variante. Die Lebensdauer der Schichten ist jedoch verglichen mit den plasmachemischen Aluminiumoxid-schichten geringer. Durch eine geeignete Anpassung der Nickel-Phosphor-Schichten kann die Lebensdauer jedoch auf ein den plasmachemischen Aluminiumoxidschichten deutlich überlegenes Niveau angehoben werden.

http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2018000278

Biswas, Shantonu;
Metamorphic stretchable electronics. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2018. - 1 Online-Ressource (XXIV, 139 Seiten)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2018

Die jüngsten Fortschritte auf dem Gebiet der Elektronik wenden sich der Realisierung mechanischer dehnbarer Elektroniken zu. Diese sind in der Lage sich umzuwandeln um neue Formfaktoren anzunehmen. Um eine nahtlose Integration der Elektronik in unsere Alltagsgegenstände und viele weitere Anwendungsfelder zu ermöglichen, bei denen herkömmliche starre elektronische Systeme nicht ausreichen, ist mechanische Dehnbarkeit notwendig. Diese Arbeit zielt darauf ab, eine dehnbare Leiterplattentechnologie (sPCB) zu demonstrieren, die mit industriellen Herstellungsprozessen kompatibel ist. Idealerweise soll das starre Trägersubstrat der konventionellen Elektronik durch ein dehnbares Gummisubstrat mit dehnbaren Leiterbahnen ersetzt werden. Zunächst wurde eine Methode entwickelt, um eine industrietaugliche, einlagige, dehnbare Leiterplatte zu realisieren. Der dargestellte Ansatz unterscheidet sich von anderen Methoden in diesem Bereich, welche die Metallisierung auf dem Gummisubstrat aufbringen und die Komponenten anschließend darauf montieren. Dadurch leiden diese unter einer geringeren Ausrichtung und Fixierung. Stattdessen wird im dargestellten Ansatz ein harter Träger verwendet, der den Einsatz des dehnbaren Gummimaterials bis ans Ende der Prozesskette verschiebt. Diese Single-Layer-Methode wurde weiterentwickelt, um mehrschichtige, integrierte sPCB zu realisieren, bei der verschiedene Metallisierungsebenen durch vertikalen Durchkontaktierungen (VIA) miteinander verbunden werden. Auch dieses Verfahren verwendet konventionelle starre Träger für den Herstellungsprozess. Wie in der konventionellen Leiterplattentechnologie ist auch die Herstellung auf starren Trägern wichtig, da sie Folgendes ermöglicht: Ausrichtung und Registrierung, Hochtemperaturprozesse, konventionelle Chip-Bestückung durch Roboter und "On-Hard-Carrier"-Bauteiltests. Darüber hinaus ermöglicht die dargestellte Methode den direkten Einsatz handelsüblicher SMDs, was für die einfache Realisierung komplexer elektronischer Schaltungen wichtig ist. Als Endsubstrat kommt ein hochelastisches Silikonmaterial (EcoFlex) zum Einsatz, welches die Bauelementebenen einkapselt. Um die Bauelementebenen vom harten Träger auf das weiche Substrat zu übertragen, wird ein einstufiges, waferbasiertes und lösungsmittelfreies Ablöseverfahren eingesetzt, bei dem die differentielle Grenzflächenadhäsion einer Multi-Opferschichten genutzt wird. Für die hochelastischen Leiterbahnen wurde ein neues Mäander-Metallbahndesign entwickelt, welches als "spannungsadaptiv" bezeichnet wird. Die neue Mäander-Metallbahn variiert in ihrer Breite, um das einwirkende Drehmoment in den Metallbahnen, aufgrund der ungleichmäßigen Spannungsverteilung über die Mäander-Schleifen, aufzunehmen. Das spannungsadaptive Design zeigt eine signifikante Verbesserung der Spannungsverteilungen auf den Metallbahnen und führt experimentell zu einem höheren Niveau der maximalen Dehnung und der Anzahl der Dehnungszyklen. Es wurde eine breite Palette von dehnbaren Systemen demonstriert, darunter Elektronik, Optoelektronik, Akustoelektronik und Sensor-Arrays. Die Demonstratoren, auf Basis einer einzigen Metallisierungsschicht in einer Gummimatrix, enthalten Arrays mit gehäusten SMDs, LED-Nacktchips, laborgefertigte Si [my]-Transistoren und MEMS-Mikrofone. Weiterhin wird eine integrierte Multilayer-sPCB mit Chip-großen LEDs und Transistoren demonstriert, um eine adressierbare aktive Matrix zu realisieren. Dieser Prototyp demonstriert die Machbarkeit von integrierten Multilayer-sPCB und wird im Prinzip dazu führen, dass jedes heute bekannte elektronische System in ein äquivalentes dehnbares System überführt werden kann. Schließlich stellt diese Arbeit das bahnbrechende Konzept der metamorphen Elektronik vor, welche sich umwandeln kann um neue Topologien und Formfaktoren anzunehmen. Es werden verschiedene Arten von Deformationsmechanismen demonstriert, darunter das Aufblasen von gleichförmigen oder strukturierten Gummimembranen, 3D-geführte Deformationen und Vakuumformung in Kombination mit 3D-Schablonen. Die Palette der Topologien reicht dabei von halbkugelförmig, kugelförmig, konkav/konvex, pyramidenförmig, turmartig, bis hin zu komplexeren 3D-Formen, darunter Bienenaugen-Strukturen.

http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2018000172

Krenkel, Sharon;
Anisotrope, hierarchische Strukturierung von nanoporösen Gläsern. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2018. - 1 Online-Ressource (xvii, 277 Seiten). - (Werkstofftechnik aktuell ; Band 17)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2017

Die im Rahmen des Projektes "ANIMON" entstandene Arbeit beschäftigt sich mit der Herstellung und Charakterisierung von glasbasierten, hierarchisch porösen Monolithen mit anisotropem Porensystem im Mikro- bzw. Nanometerbereich. Die Formgebung durch Verziehen von Rohrbündeln unter Anwendung des Draw-Down-Prozesses wurde mit dem Herstellungsprozess für nanoporöse Gläser ausgehend von Alkaliborosilicatgläsern kombiniert. Mit diesem zweistufigen Verfahren wurden hierarchisch poröse Multikapillaren erzeugt. Die Größe der anisotrop orientierten Luft- bzw. Kanalporen liegt zwischen 5*10^-6 und 2 mm, die der Nanometerporen zwischen 2 und 300 nm. Die Grundlagenuntersuchungen zum Entmischungsverhalten und zur Viskosität ausgewählter Natriumborosilicatgläser und die Kontrolle der Prozesstechnik waren Voraussetzungen für die Steuerung der Porengrößen. Durch eine gezielte Auswahl der Prozessparameter, angepasst an die Glaszusammensetzung, ließ sich die Größeneinstellung der Nanometerporen vom Formgebungsprozess trennen. In Hinblick auf zukünftige Anwendungen wurden die mechanischen sowie optischen Eigenschaften bestimmt, erste Versuche zur Biokompatibilität durchgeführt und die Oberfläche modifiziert. In einem weiteren Teil der Arbeit wurde der Ansatz verfolgt, auch die Nanometerporen in der Glaswand zu orientieren. Hierfür war die Ausrichtung der Primärphasen unter Zugbelastung zielführend. Die Quantifizierung der Porenorientierung erfolgte mittels eines eigens entwickelten Bildanalyseverfahrens. Über die im Projekt vorgesehene Umformmethode hinaus wurden generative Fertigungsverfahren zur Herstellung hierarchisch poröser Monolithe mit anisotropen Poren im Mikrometerbereich untersucht. Im Falle des selektiven Lasersinterns mit dem CO2-Laser wurden mechanisch stabile Monolithe erhalten, deren Porengröße von der Formgebung unabhängig kontrollierbar ist. Des Weiteren wurde eine anisotrope Orientierung der Luft- und Kanalporen über die Schwamm-Replika-Technik realisiert. Verziehen und generative Fertigung wurden erfolgreich für entmischbare Gläser optimiert, so dass Glasformkörper mit Nanometerporen in den Wänden, Kanälen mit Durchmessern bis zu Millimetern und einer großen Bandbreite an geometrischen Formen erzeugt werden können. Nach passender Oberflächenfunktionalisierung erlauben sie Anwendungen in der Sensortechnologie, als Mikroreaktoren und für die Katalyse.

https://www.db-thueringen.de/receive/dbt_mods_00034529

Paszuk, Agnieszka;
Controlling Si(111) and Si(100) surfaces for subsequent GaP heteroepitaxy in CVD ambient. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2017. - 1 Online-Ressource (XV, 142 Seiten)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2017

Die Integration von III-V-Unterzellen auf einem kostengünstigen aktiven Si-Substrat hat das Potential, Mehrfach-Solarzellen mit einem hohen Konversionswirkungsgrad zu ermöglichen. Das Wachstum von III-V-Materialien mit niedriger Defektdichte auf Si ist schwierig aufgrund der unterschiedlichen Kristallstrukturen. Dank der geringen Gitterfehlanpassung kann eine GaP Nukleationsschicht, die auf dem Si Substrat aufgewachsen wird, den Übergang von Si zu anderen III-V Materialien erleichtern. Solche pseudomorphen GaP/Si-Quasisubstrate ermöglichen die anschließende Integration planarer oder Nanodraht (ND)-basierter III-V-Strukturen. Die planaren Strukturen werden für gewöhnlich in [100]-Orientierung gewachsen, wohingegen ND-Strukturen bevorzugt entlang der [111]-Richtung wachsen. Die vorliegende Arbeit untersucht die Präparation der Si Unterzelle und der pseudomorphen GaP/Si Quasisubstrate mittels metallorganischer chemischer Gasphasenabscheidung (MOCVD). Auf der Si(100) Oberfläche verursachen Einfachstufen beim heteroepitaktischen Wachstum von III-V-Schichten die Entstehung von Antiphasendomänen, wohingegen bei Si(111)-Substraten die Kontrolle der Polarität der GaP-Schichten entscheidend ist, um das senkrechte Wachstum von ND zu erreichen. MOCVD-Wachstumsprozesse sind sehr komplex aufgrund der Anwesenheit von metallorganischen Ausgangsstoffen, des Prozessgases (H2), welches einen starken Einfluss auf die Stufenformation des Si hat, und wegen des allgegenwertigen Wechselspiels zwischen energetischen und kinetischen Prozessen. Um die präzise Präparation der Si-Oberfläche kontrollieren zu können verwenden wir in situ Reflexions-Anisotropie-Spektroskopie (RAS) und korrelieren Signale, welche an entscheidenden Prozessschritten auftreten, mit Ultrahochvakuum (UHV)-basierten Oberflächen-empfindlichen Methoden. Beide Si-Oberflächen wechselwirken stark mit dem H2-Prozessgas, was zu einer Terminierung der Oberflächen mit Monohydrid führt. Der Kollektor in Si(100) und Si(111) wird durch Tempern unter TBP oder TBAs Precursor gebildet, welches zu einer Diffusion von P oder As in Si führt. Nach der Kollektor-Bildung weiteres Tempern in H2 ist notwendig, um für die GaP Nukleation wieder eine glatte Oberfläche (epiready) zu generieren. Um GaP(111) mit B-Typ-Polarität zu erzielen, was für vertikales III-V ND-Wachstum notwendig ist, ist eine Modifizierung der H-terminierten Si-Oberfläche nötig. Durch eine gezielte Terminierung der Si-Oberfläche mit As oder H2 lässt sich die Polarität des GaP-Films kontrollieren. Im Falle von Si(100) 6˚ kann mittels in situ RAS die Dimer-Ausrichtung der Majoritätsdomäne auf der Oberfläche in Abhängigkeit der As-Quelle (Asx oder TBAs) und der Abkühlprozedur kontrolliert werden. Dies erlaubt die gezielte Einstellung der Untergitterausrichtung der nachfolgend gewachsenen, eindomänigen GaP/Si(100)-Schicht. Somit können sowohl für planare als auch für ND-basierte photovoltaische Mehrfachabsorber-Strukturen geeignete GaP/Si Quasisubstrate mit wohldefinierten Grenzflächen und einem p-n-Übergang im Si kontrolliert in der MOCVD präpariert werden.

http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2017000743

Mihm, Sebastian;
Methodik und ganzheitliche Prozessoptimierung zur Effizienzsteigerung des atmosphärischen Plasmaspritzens von Wärmedämmschichten. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2017. - 1 Online-Ressource (XI, 176 Seiten)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2017

Verbunden mit dem globalen Wirtschaftswachstum und der überproportional wachsenden Nachfrage nach Rohstoffen, wirken sich stetig steigende Energie- und Rohstoffpreise auf die Wirtschaftlichkeit des atmosphärischen Plasmaspritzens von Wärmedämmschichten im Gasturbinenbau aus. Um diese Schichtsysteme basierend auf keramischen, porösen Yttrium-stabilisierten Zirkonoxidschichten auch zukünftig wirtschaftlich wie auch ressourcenoptimiert zu produzieren, muss der Verknappung von Rohstoffen durch Erhöhung der Energie- und Ressourceneffizienz entgegengewirkt werden. Das zentrale Forschungsthema der vorliegenden Arbeit beinhaltet die Entwicklung einer Methodik zur Effizienzsteigerung des atmosphärischen Plasmaspritzens von Wärmedämmschichten unter beibehalten qualifizierter und bekannter Schichteigenschaften. Unter Verwendung des industriell weitverbreiteten Ein-Anoden-Kathoden Gleichstromplasmagenerators F4/MC60, wird basierend auf einer konvergent-divergenten Düsengeometrie (VMT_1.0) eine Methodik zur ganzheitlichen Prozessoptimierung entwickelt und validiert. Auf Grundlage von 12 definierten Prozessparametern erfolgt über die Messgegenstände Spritzfleck, String, Beschichtungsplatte eine schrittweise Optimierung von Plasma-, Partikel- und Schichteigenschaften. In Verbindung mit der Auswertung effizienzbeschreibender Größen (Auftragwirkungsgrad, effektiver Schichtauftrag pro Zeit) und Schichteigenschaften (Porosität, Schichtdicke) wird durch den ganzheitlichen Optimierungsansatz eine signifikante Effizienzsteigerung bei vergleichbarer Schichtqualität erreicht. Die erzielten Ergebnisse, eine Reduktion des Pulververbrauchs und der Beschichtungszeit um ca. 50 % sowie ein Schichtauftrag pro Zeit von 59 g/min verdeutlichen, dass mit dem Ein-Kathoden-Anoden System Prozesseigenschaften zu realisieren sind, die normalerweise nur durch Mehr-Anoden/Kathoden- und Hochenergie-Applikationen erreicht werden. Durch Prozesscharakterisierungen der optimierten Plasma-, Partikel- und Schichteigenschaften mit Hilfe verschiedener diagnostischer Messverfahren (Enthalpiesonde, SprayWatch, ICP-Sensor) und der Vergleich mit der Ausgangssituation, werden die Ergebnisse der einzelnen Entwicklungsphasen der Methodik validiert und das Prozessverständnis für das atmosphärischen Plasmaspritzen verbessert. Dabei werden Prozessdefizite hinsichtlich schwankender Düsenstandzeiten der konvergent-divergenten Düsengeometrie aufgezeigt, die durch eine eingeschränkte Anodenfußpunktbewegung des Lichtbogens verursacht sind. Untersuchungen des Einflusses unterschiedlicher konvergent-divergenter Düsengeometrie (VMT_1.0, VMT_2.0, VMT_3.0) auf den Plasmaspritzprozess in Verbindung mit den entwickelten Parametern sowie numerische Strömungssimulationen, beschreiben die Ursache der unterdrückten Anodenfußpunktbewegung und bilden Voraussetzung für das Auslegen einer neuartigen konvergent-zweistufigen divergenten Düsengeometrie (VMT_4.0, 3-Zonen-Düse). Durch ihre geometrisch gegliederte Gestaltung wird die Anodenfußpunktbewegung erhöht und zeitgleich die Prozesseigenschaften der entwickelten Parameter bezüglich Effizienz und Schichtqualität beibehalten. Sie stellt eine weitere Prozessverbesserung dar und bildet das Bindeglied zwischen zylindrischer und konvergent-divergenter Düsengeometrie.

http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2017000282

Zhao, Weihong;
Vierpunktmessungen an freistehenden Nanodrähten mit einem Multispitzen-Rastertunnelmikroskop. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2017. - 1 Online-Ressource (103 Blätter)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2017

In dieser Arbeit wird die Schaffung der präparativen Voraussetzungen für das Nanodrahtwachstum, die Inbetriebnahme des komplexen MTSTMs für Nanodraht-Charakterisierung und erste Experimente mit anschließenden Analysen an ersten Proben vorgestellt. Zunächst wurden entsprechende Prozessparameter für Präparation von Si(111)- und GaP(111)-Substraten mittels metallorganischer Gasphasenabscheidung (MOCVD) - Verfahren etabliert. Si(111)-Substrate wurden durch Annealingsprozess komplett von Oxidschicht sowie allen anderen Verunreinigungen befreit und mit Wasserstoff terminiert. Mittels AFM-Untersuchung wurde eine Verringerung der Rauheit durch nasschemische Vorbehandlung nachgewiesen. GaP(111)-Substrate wurden ebenfalls mittels MOCVD präpariert, um Oxide und Verunreinigungen zu entfernen. Mittels LEED-Untersuchung ließ sich die Oberflächenpolarität von GaP(111) in A-Typ mit (2x2)-Oberflächenrekonstruktion und B-Typ mit (1x1) unterscheiden. Mit sehr hohem V/III Verhältnis, niedriger Wachstumsrate und niedrigerer Temperatur konnte die Oberflächenrauheit von GaP(111)B, der für Wachstum vertikaler Nanodrähte notwendig ist, bei homoepitaktischem Wachstum stark gesenkt werden. Ein speziell angefertigtes Multispitzen-Rastertunnelmikroskop (MTSTM) mit einem Rasterelektronenmikroskop wurde für diese Arbeit in Betrieb genommen. Mit MTSTM ist es möglich, bis zur vier STM-Spitzen in-situ kontrolliert und kollisionsfrei an Nanostrukturen anzunähern und eine Anordnung für eine Vierpunktmessung zur Bestimmung des Widerstands zu realisieren. Die freistehenden Nanodrähte wurden im Ultrahochvakuum zerstörungsfrei mit hoher Auflösung und geringem Aufwand untersucht, verglichen mit herkömmlicher lithografischer Methode. Erste Experimente an Proben mit freistehenden p-dotierten GaAs-Nanodrähten, die im vapor-liquid-solid (VLS) Prozess mit konstanter Temperatur bzw. zwei Temperaturstufen in MOCVD mit/ohne Push-Leitung präpariert wurden, wurden durchgeführt. Dabei wurden p-GaAs-Nanodrähte auf n-GaP(111)B-, n-GaAs(111)B- sowie p-GaAs(111)B-Substrat zur elektrischen Charakterisierung untersucht und ausgewertet. Es wurde experimentell herausgefunden und nachgewiesen, dass unzureichende Vorsättigung mit Dotierstoff eine ausgebreitete Verarmungszone im Sockelbereich des Nanodrahts verursachte, die man sonst mit lithografisch kontaktierten Einzeldrähten so nicht ermittelt hätte. Darüber hinaus ist es zum ersten Mal gelungen, die Leitfähigkeit freistehender porösen Si/c-Si-Nanodrähte durch MTSTM zu untersuchen. Die festgestellte Diodencharakteristik über den porösen Si/c-Si-Übergang stimmt mit dem Ergebnis an planarer Probe mit poröser Si-Schicht auf c-Si-Substrat sehr gut überein.

http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2017000187

Torres Perez, Jose Oskar;
Nutzung von Lorentzkräften für Mischprozesse in der Chemie- und Glasindustrie. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2016. - 1 Online-Ressource (169 Seiten)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2016

Gegenwärtig werden in der Glas- und Chemieindustrie mechanische Rührer zum Mischen, Homogenisieren und zur Fluidbewegung eingesetzt. Nachteile sind der mechanische Verschleiß und die damit verbundene Verunreinigung des Fluids - insbesondere bei chemisch korrosiven Fluiden und höheren Temperaturen (Schmelzen). Hinzu kommt, dass die Strömungsbeeinflussungen örtlich limitiert sind. In elektrisch leitfähigen Fluiden kann die Lorentzkraft mechanische Rührer ersetzen. Ziel ist es, mittels Simulationen und Experimenten zu zeigen, dass die Lorentzkraft die Strömung von Glasschmelzen trotz ihrer niedrigen elektrischen Leitfähigkeit und großen Viskosität beeinflussen kann. Dazu ist es erforderlich, den Wärme- und Stofftransport in schwach Ionen leitfähigen Fluiden, wie Glasschmelzen und Salzlösungen, unter dem Einfluss von elektrischen und magnetischen Feldern zu modellieren sowie die dafür notwendigen Elektroden- und Magnetsysteme für Anwendungen in der Chemie- und Glasindustrie auszulegen und deren Design zu optimieren. Die Bearbeitung erfolgt in drei anwendungsnahen Projekten. Im Projekt I zeigte sich, dass in laminar strömenden, hochviskosen Fluiden mit einer Drei-Elektroden-Anordnung und mit einem axialen Magnetfeld schon die erforderlichen Streckungen und Faltungen von Inhomogenitäten erzeugt werden, aus denen sich Mischungsgrade ergeben, die von mechanischen Rührzellen erzielt werden. Die Simulationsergebnisse wurden mit Experimenten überprüft und dann auf reale Anordnungen übertragen. Im Projekt II wurden mit numerischen Studien für einen realen Färbefeeder die optimale Anordnung von aus in die Glasschmelze hineinragenden Elektroden und dazwischenliegenden, aber im Isoliermaterial des Feederbodens angeordneten Spulen und deren Betriebsparameter ermittelt. Die Elektroden-Spulen-Anordnung erzeugt in der Glasschmelze eine Lorentzkraftverteilung, die die Sedimentation der Fritten (in Glas gelöste Metalloxide) reduziert und die Einströmbedingungen in die Rührzone verbessert. Im Projekt III wurde eine ausreichende Fluidbewegung einer wässrigen Salzlösung bereits mittels zwei Elektroden und eines extern erzeugten magnetischen Feldes erzeugt. Zur Bewertung der Mischverhältnisse waren geeignete Turbulenzmodelle zu prüfen, da die Strömung turbulent ist.

http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2016000844

Schneider, Mike;
Energieautarke Sensoren zur Erfassung von Temperatur-Zeit-Integralen. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2016. - 1 Online-Ressource (IX, 125 Seiten)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2016

Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Entwicklung eines Sensorkonzeptes zur Überwachung von Temperatur-Zeit-Integralen, wie sie beispielsweise bei gekühlter Lagerung von Lebensmitteln oder der Sterilisation von Pharmaprodukten eine Rolle spielen. Im Fokus standen dabei die Anforderungen, welche sich aus der technologischen Umsetzung, Logistik, Produktsicherheit oder den Bedürfnissen des Verbrauchers ergeben. Um dem gerecht zu werden, wurde während des gesamten Entwicklungsprozesses eine Integration direkt in den Herstellungsprozess des Packstoffes, sowie die Anbindung an einen RFID-Transponder vorgesehen und berücksichtigt. Auf diese Weise sollen Konzepte dieser Art kostengünstig und sicher auf Item-Level, d.h. In einzelnen Produkten zur Anwendung kommen. Hierfür wurden verschiedene temperaturgesteuerte physikalische Konzepte wie die Diffusion von Flüssigkeiten in Polymere, Quervernetzung von Polymeren und Kapillareffekte untersucht und deren Umsetzbarkeit bewertet. Der Kapillareffekt erwies sich dabei als die Variante mit dem größten Potential hinsichtlich Einstellbarkeit auf verschiedene Szenarien. Der Kriechvorgang in einer Flüssigkeit mit temperaturabhängiger Viskosität wurde mittels vereinfachter Navier-Stokes-Gleichung für rechteckige Querschnitte wie sie mit planaren Herstellungstechniken hergestellt werden können, analytisch modelliert. Die Herausforderung lag hierbei im Gegensatz zum stationären Zustand auf der Beibehaltung der zeitlichen Abhängigkeit der Strömungsgeschwindigkeit. Aus dem Modell konnten so die für den Kriechprozess entscheidenden geometrischen und stofflichen Parameter bestimmt werden, welche die Kriechgeschwindigkeit beeinflussen. Damit ist es möglich Designrichtlinien hinsichtlich Materialauswahl und Geometrie für die jeweiligen Anwendungen abzuleiten. Abschließend wurde ein Demonstrator aufgebaut, der die Auswertung des Kriechvorgangs eines leitenden Wachses an definierten Stellen durch resistive Messung ermöglicht und gleichzeitig modular mit einem RFID-Transponder verbunden werden kann. Für den Aufbau wurde dabei ein Polymer als Träger für die Kanalstrukturen gewählt um so die Übertragbarkeit in den Herstellungsprozess von Verpackungsmaterialien zu demonstrieren.

http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2016000508

Herz, Andreas;
On the solid-state dewetting of Au-Ni and Au-W bilayer polycrystalline thin films and the formation of alloy micro- and nanoparticles. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2016. - 1 Online-Ressource (116 Seiten)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2016

In den vergangenen Jahren hat sich das Entnetzen dünner Schichten (Dewetting) wegen seiner Bedeutung in der Mikroelektronik zu einem breiten Forschungsfeld entwickelt. Ein Hauptgrund für das Versagen elektronischer Bauteile auf Dünnschichtbasis ist das Entnetzen beziehungsweise thermisch induzierte Agglomerieren der betreffenden Schichtmaterialien. Das Phänomen des Entnetzens kann umgekehrt gezielt angewendet werden um maßgeschneiderte Partikel im Submikrometerbereich zu erzeugen. Dieser Präparationsweg hat sich als einfacher und kosteneffizienter Ansatz im Bereich der Nanotechnologie etabliert. Kombiniert mit anderen Techniken wie der Lithographie können dann auf einfache Art und Weise präzise Nanopartikelanordnungen realisiert werden, welche vielversprechend für verschiedenste Anwendungen sind. Das Entnetzen im festen Zustand wird, weit unterhalb der Schmelztemperatur des betreffenden Schichtmaterials, durch die Bildung von Poren (also Lücken in der Schicht, sogenannte Voids) initiiert. Das anschließende Void-Wachstum hängt dann zum Beispiel davon ab, ob eine ein- oder polykristalline Mikrostruktur vorliegt. Begleitet von Kornwachstum und Texturänderungen stellt das Entnetzen eine vielschichtige Naturerscheinung dünner Schichten dar. Solche mikrostrukturellen Veränderungen spielen beim Entnetzen von Flüssigkeiten demgegenüber keine Rolle. Die Fülle an Einflussgrößen, welche das Entnetzen im festen Zustand bestimmen, macht es ungleich schwieriger eine in sich geschlossene "Dewetting-Theorie" zu entwickeln. Das Verständnis der zugrunde liegenden Mechanismen war daher Gegenstand zahlreicher Arbeiten in jüngerer Vergangenheit. Nur wenig Aufmerksamkeit wurde dabei auf das Entnetzen dünner Schichten bestehend aus (metallischen) Doppel- beziehungsweise Multilagen oder auch Legierungen gerichtet. Die Motivation der vorliegenden Dissertation besteht darin, Effekte der Legierungsbildung auf das Entnetzen dünner Doppelschichten aufzuzeigen. Hierbei werden Au basierte Zweistoffsysteme herangezogen: Au-Ni und Au-W. Die Selbstanordnung solcher Schichten über das Entnetzen wird ferner benutzt um maßgeschneiderte, funktionelle Legierungspartikel zu generieren. Es wird gezeigt, dass Schichtreihenfolge, Einzelschichtdicke sowie Löslichkeit der beteiligten Komponenten die Void-Bildung und -Entwicklung maßgeblich beeinflussen. Feste Lösung und Übersättigung werden eine zentrale Rolle bei der Untersuchung der Phasenbildung in Au-Ni Partikeln spielen. Physikalische Gesetzmäßigkeiten auf der Nanoskala werden darüber hinaus zur Erklärung der beobachteten Erscheinungen herangezogen.

http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2016000575

Kiefer, Ronny;
Korrosionsschadensfälle verchromter galvanischer Überzüge : Erklären der Korrosionsmechanismen mittels Elektrochemie und praktische Absicherung der Ergebnisse an Fahrzeugen. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2016. - 1 Online-Ressource (127 Seiten)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2016

Mit dem Wechsel der Zusammensetzung von Streusalzmischungen zum Enteisen von Straßen in der Winterperiode oder zum Befeuchten von unbefestigten staubigen Straßen können sich Korrosionsschäden an verchromten Exterieurbauteilen der Automobilindustrie einstellen. Der bisher unbekannte Schadensmechanismus der Chromkorrosion wurde in der vorliegenden Arbeit untersucht und erklärt. Mittels Elektrochemie wurde das Korrosionsverhalten der einzelnen Metallüberzüge von dekorativ verchromten Bauteiloberflächen in Natrium-, Magnesium- und Calciumchloridlösungen verschiedener Molarität beschrieben und nachvollzogen. Diese Arbeit hat grundlegend das Verhalten der in der Praxis verwendeten Salze unter Berücksichtigung der realen Bedingungen seitens Klima, Salzmischung und Beaufschlagung in Kombination mit weiteren Einflüssen wie Verschmutzung etc. betrachtet, qualitativ und quantitativ erfasst und analysiert. Es konnten kritische Parameter für das Korrosionssystem Cr / Ni identifiziert werden, die zu einer Deckschichtbildung auf Nickelüberzügen führt. Dieses Phänomen wurde mittels elektrochemischer Methoden reproduziert und analysiert, sodass auch unter Feldbedingungen der Korrosionsschaden reproduzierbar dargestellt werden kann. Der wesentliche Einfluss des Mediums auf das Korrosionsverhalten konnte ermittelt und als eine Ursache zusammen mit der vorherrschenden Luftfeuchte für das Auftreten des Schadens identifiziert werden. In Natriumchloridlösungen löst sich stets Glanznickel als galvanische Anode auf und Chrom passiv bleibt (Kathode). Mit Erhöhung der Konzentrationen von CaCl2 bzw. MgCl2 löst sich der Chromüberzug auf, da Glanznickel elektrochemisch passiv wird. Durch Auslagerungsversuche von Chrom in gesättigter CaCl2 Lösung konnte Chromatbildung bestätigt werden. Zudem wurde verdeutlicht, dass die Chromauflösung in hochmolaren CaCl2 bzw. MgCl2 Elektrolyten abhängig von der Oberflächenstruktur (mikrorissig oder mikroporig) und dem damit verbundenen lokalen Auflösungsstrom ist. Das Flächenverhältnis zwischen Glanznickel und Chrom ist der entscheidende Faktor. Die galvanostatischen Halteversuche lassen vermuten, dass bei einem durchgängigen, feinmaschigen Rissnetzwerk die Anodenfläche wesentlich größer als bei vorhandenen Mikroporen ist. Dadurch wird bei einem Riss die lokal wirkende Stromdichte reduziert. Die Korrosionsreaktionen werden besser auf der nach oben hin offenen Nickelfläche verteilt. Weiterhin bildet die geometrische Rissstruktur der Oberfläche unter praktischen Korrosionsbedingungen eine Ausbreitungsbarriere, falls es doch zu Chromkorrosion kommen sollte. In den Praxisuntersuchungen wurde zudem festgestellt, dass eine große Glanznickelanodenfläche eines Rissnetzwerkes gegen Chromkorrosion hilft, aber bei Anwesenheit von dauerfeuchten niedrig molaren Salzen mit CaCl2 bzw. MgCl2 einen großen Nachteil hat. Korrosionsvorgänge schreiten ständig im Glanznickel voran und verkürzen die Lebenszeit der Überzüge signifikant. Unter diesen Bedingungen ist eine mikroporöse Oberflächenstruktur vorteilhaft, weil weniger Anodenfläche nach oben hin offen ist. Die Erkenntnis daraus ist, dass die Ursachen seitens Medium und relativer Luftfeuchte nicht vermeidbar, sondern klimatisch und länderspezifisch sind. Weiterhin konnte in Natriumchloridlösungen das Korrosionsverhalten des bestehenden Systems entsprechend der Auslegung aus den 60ern Jahren nachvollzogen werden. Unter Belastung des Korrosionssystems mit NaCl sind keine Schäden zu verzeichnen. Das Phänomen der Nickelpassivierung konnte nur in bestimmten Medien (CaCl2 und MgCl2) nachgewiesen werden. Die Parameter für elektrochemische Kennwerte, Temperatur, Luftfeuchte und Konzentration des Mediums konnten in aktuellen Laborprüfungen einfließen und diese signifikant verkürzen. Als Quintessenz konnte herausgearbeitet werden, dass sich weder aktuell verfügbare mikroporige- noch mikrorissige Verchromungen als weltweit einsetzbar eignen. Beide Oberflächenarten haben je nach lokal vorherrschenden Medien und Klimawerten Schwächen und Stärken. Die Schwächen können zum Bauteilversagen mit anschließenden Kundenreklamationen führen. Durch Legieren von Nickel mit Phosphor, Wolfram oder Zinn können Korrosionseigenschaften signifikant verändert werden. Elektrochemische Untersuchungen geben einen Ausblick darüber, wie eine Anpassung von Glanznickel an weltweite Bedingungen erfolgen kann. Einige Varianten wurden von Enthone im Technikum galvanisch abgeschieden und in das vorhandene Korrosionssystem Ni / Cr eingebaut. Erste Tests sahen vielversprechend aus. Laborprüfungen und Feldtests müssen zeigen, ob die modifizierte Galvanische Anode sowohl unter NaCl Belastung als auch unter CaCl2 bzw. MgCl2 Belastung in der Praxis funktioniert.

http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2016000397

Wang, Dong;
Preparation and properties of tailored nanomaterials and nanocomposites. - Ilmenau. - 1 Band (verschiedene Zählungen)
Technische Universität Ilmenau, Habilitationsschrift 2016

Sandjaja, Marco;
Nasschemisches Verfahren zur Abscheidung von Diffusionsbarrieren für Kupfer in VIAs mit hohem Aspektverhältnis. - Berlin, 2015. - v, 117 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2016

Tag der Verteidigung: 21.03.2016

Die Herstellung einer Diffusionssperre zur Vermeidung von Migrationsvorgängen an Schichtgrenzen hat heutzutage für den Aufbau von 3D-Strukturen beim Wafer-Level-Packaging immer mehr Bedeutung gewonnen. Herkömmliche Barriereschichten für Si-Wafer, wie SiO 2, Si 2N 4, werden üblicherweise durch Gasphasenreaktionen erzeugt. Sie genügen aber nicht mehr den heutigen Anforderungen. Nasschemisches Abscheideverfahren und neue Materialien haben in den letzten Jahren aufgrund der guten Kosteneffizienz und der vergleichbar guten Abscheidungsqualität ein besonderes Interesse der Industrie geweckt. Bei der Suche nach einem geeigneten Barrierematerial, das sich außenstromlos abscheiden lässt, werden amorphen Materialien aus Refraktär- und Nichtmetallelementen vorgeschlagen. Insbesondere solche Materialien; die auf einer CoP basieren, gelten als aussichtsreiche Kandidaten zur Unterbindung von Cu-Diffusion. Das zweithöchstschmelzende Element, das Re, lässt sich außenstromlos mit vergleichbar hohem Anteil im Volumen der amorphen CoReP-Schicht abscheiden. Durch solche Re-Konzentration besitzt CoReP eine hohe thermische Stabilität und gilt daher als ein vielversprechender Kandidat für Barrierematerialien. Der stromlose CoReP-Abscheidungsprozess besteht in der Regel aus mehreren Behandlungsschritten, wie Hydrophilierung, Silanisierung, Aktivierung und Metallisierung. In der vorliegenden Arbeit werden die Schritte mit den herkömmlichen Charackterisierungsmethoden für die Si-Waferoberfläche untersucht. Die Untersuchungsergebnisse liefern Erkenntnisse über die Zusammenhänge der einzelnen Parameter und die Möglichkeit zur Optimierung des Abscheidungsverfahrens. Darüber hinaus besteht Bedarf an einer Methode zur Untersuchung der Oberflächenchemie in VIAs. Eine auf Photovolumineszenz basierte Charackterisierungsmethode zur bildlichen Veranschaulichung der anwesenden funktionellen Gruppen im VIA sowie zur Untersuchung der Beleuchtungsdichte der Haftschichtvermittler wird deswegen entwickelt. Außerdem wird die Badformulierung bei den einzelnen Prozessschritten an das Ziel der Arbeit angepasst. Zur Verbesserung des Stofftransports wird bei der CoReP-Abscheidung eine Stoßmethode eingesetzt. Dadurch erfolgt die CoReP-Abscheidung bis in die Tiefe der VIAs. Die Arbeiten führen zu einer neuartigen Arbeitstechnik zur nasschemischen Abscheidung einer CoReP-Legierung mit hohem Aspektverhältnis.

Weinberger, Stefan;
Quasistatische Torsionsspiegel auf Basis von AIN-Festkörpergelenken, 2015. - Online-Ressource (PDF-Datei: XIV, 142 S., 5,26 MB) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2015
Parallel als Druckausg. erschienen

Mikrospiegel gehören zu den bekanntesten Mikrosystemen überhaupt. Die erste Veröffentlichung über Mikrospiegel geschah durch Peterson (IBM) im Jahr 1980 und löste zahlreiche Forschungsaktivitäten aus, die bis heute anhalten. Trotz all dieser Aktivitäten besteht der Bedarf an Mikrospiegeln, die eine quasistatische Strahlablenkung mit hoher Dynamik über einen großen Winkelbereich von mehr als ±10˚ ermöglichen und dabei eine Spiegelplattengröße >Ø1 mm aufweisen, die sich zur Ablenkung eines Messstrahls eignet. Diese Arbeit hat das Ziel, einen Beitrag zur Entwicklung von quasistatischen Mikrospiegeln für messtechnische Zwecke zu liefern. Die vorgesehene Anwendung besteht in der Strahlablenkung für Freistrahlinterferometrie in einem optischen Mikrotrackersystem. Es werden Dünnschichttorsionsfedern mit einer Dicke zwischen 400 bis 600 nm erprobt. Aluminiumnitrid (AlN) wird auf Grund seiner nanokristallinen Struktur, die zu hervorragenden mechanischen Eigenschaften führt, in dieser Arbeit erstmals als Torsionsfedermaterial eingesetzt. Lebensdauer- und Bruchfestigkeitsuntersuchungen bestätigen die Eignung von AlN als Torsionsfedermaterial. Es ist untersucht worden, ob durch eine dreidimensionale Formgebung das Torsions- zu Biegesteifigkeitsverhältnis erhöht werden kann. Die torsionsweichen Federn ermöglichen große quasistatische Auslenkungen bei Verwendung von einem elektrostatischen Plattenaktor. Bei kardanisch aufgehängten Spiegeln sind quasistatische Auslenkungen der Spiegelplatten in einem Bereich von -7,3˚ bis +9,3˚ und der Rahmen im Bereich von -10,9˚ bis +6,2˚ erreicht worden, bevor es zur Instabilität (Pull-In-Effekt) kommt. Das Auslenken von Rahmen und Spiegelplatte führt zu einer Querbeeinflussung, wodurch die mögliche Auslenkung reduziert wird. Die erreichten quasistatischen Spiegelauslenkungen von uniaxialen Mikrospiegeln betragen etwa ±12˚. Die verwendeten Plattenaktoren ermöglichen einen kompakten Aufbau, sind gut mit den Technologien der Mikrosystemtechnik herstellbar und haben eine hohe Dynamik. Die übliche hohe Nichtlinearität der Winkel-Antriebsspannungs-Kennlinie wird durch neuartige Ansteuerungsverfahren überwunden, die eine nahezu lineare Kennlinie bei den uniaxialen Mikrospiegeln ermöglichen. Die Spiegelplatten weisen mit einem Reflexionsgrad von ca. 90% (lambda = 632,8 nm) und einem Krümmungsradius R >0,8 m, für eine Plattendicke zwischen 55 bis 70 [my]m, eine hohe optische Qualität auf.

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Yan, Yong;
Plasma-assisted synthesis of hydrogenated TiO 2 for energy storage and conversion. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2015. - 1 Online-Ressource. - (Werkstofftechnik aktuell ; 14) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2015
Parallel als Druckausg. erschienen

Titandioxid (TiO 2) wird bereits häufig in den Bereichen Energiespeicherung und -umwandlung eingesetzt. Aufgrund der begrenzten Solarabsorption, Ladungsübertragungsgeschwindigkeit und elektrochemischer Aktivität ist die Leistung des TiO 2 allerdings wesentlich niedriger als es für die praktische Anwending erforderlich ist. In dieser Studie wird hydriertes TiO 2 (H-TiO 2) mit unterschiedlichen physikalischen und chemischen Eigenschaften durch Wasserstoff (H 2)-Plasmabehandlung kontrolliert hergestellt, welches hervorragende Leistungen in der Anwendung von Lithium-Ionen-Batterien, Fotokatalyse und fotothermischer Umwandlung aufweist. Darüber hinaus werden die Mikrostrukturen des H-TiO 2 und die Abhängigkeit der Anwendungsleistung des H-TiO 2 von den Vorliegenden Mikrostrukturen umfassend untersucht. Diese Studie bietet neue Erkenntnisse über Synthese, Eigenschaften und Anwendungen von H-TiO 2, durch welche die Entwicklung leistungsfähiger und vielseitiger TiO 2-Materialien für die Energiespeicherung und -umwandlung ermöglicht werden kann. Erstens werden hydrierte Anatas TiO 2-Nanopartikel mit deutlich verbesserter Speicherleistung von Lithium-Ionen durch eine Hochtemperatur (390 ˚C) H 2-Plasmabehandlung in hergestellt. Die systematische elektrochemische Analyse zeigt, dass sich aus dem verbesserten Beitrag der pseudokapazitiven Lithium-Speicherung auf der Partikeloberfläche eine verbesserte Leistungsdichte von H-TiO 2 ergibt. Es wird gezeigt, dass die ungeordneten Oberflächenschichten und die vorliegenden Ti 3+ -Spezies von H-TiO 2 eine wichtige Rolle bei der Verbesserung der pseudokapazitiven Lithiumspeicherung spielen. Zweitens erfolgt eine schnelle Synthese des H-TiO 2 mit unterschiedlichem Hydrierungsgrad durch Hochleistungs-H 2-Plasmabehandlung. Dessen fotokatalytische Aktivitäten werden mit Hilfe von Methylenblau (MB)-Degradation und CO 2-Reduktion in wässrigen und gasförmigen Medien ausgewertet. Im Vergleich zum ursprünglichen TiO 2 zeigt das leicht hydrierte TiO 2 (s-H-TiO 2) eine weiße Färbung und eine verbesserte Fotoaktivität, während das graue oder schwarze H-TiO 2 mit höherem Hydrierungsgrad (h-H-TiO 2) eine viel schlechtere katalytische Leistung aufweist. Wie weitere Untersuchungen gezeigt haben, stellen das höhere Verhältnis der gefangenen Löcher (O - -Zentren) und die niedrige Rekombinationsrate, welche durch die Erhöhung der Oberflächendefekte verursacht sind, die kritischen Faktoren für die hohe Aktivität von s-H-TiO 2 dar. Im Gegensatz dazu besitzt das h-H-TiO 2 eine hohe Konzentration an Gitterdefekten, was zu einer signifikant verringerten Menge an O-Zentren und der vergrößerten strahlungslosen Rekombination führt. Dadurch sinkt die Fotokatalyseaktivität deutlich. Drittens wird das hydrierte schwarze TiO 2 mit großer Infrarotabsorption (aufgrund seiner erheblich vergrößerten, strahlungslosen Rekombination) für die fotothermische Tumortherapie untersucht. Um die Stabilität der Suspension zu verbessern, wurden die H-TiO 2-Nanopartikel (NP s) mit Polyethylenglycol (PEG) beschichtet. Nach PEG-Beschichtung zeigen die H-TiO 2 NP s einen erhöhten fotothermischen Umwandlungswirkungsgrad von 40,8% und eine gute Suspensionsstabilität im Serum. Der Therapieeffekt von H-TiO 2-PEG NP s zeigt, dass dieses Material eine geringe Toxizität besitzt und MCF07- sowie 4T1-Tumorzellen (transplantierbaren Tumorzellen des menschlichen Brustgewebes) unter Infrarotstrahlung effektiv abtöten kann. Zusätzlich werden Si (core) / N-dotiertes TiO 2 (shell) Nanopillar-Arrays mit einer nanoporösen Struktur durch ein einfaches, proteinvermittelndes TiO 2-Abscheidungsverfahren hergestellt. Dieses Ergebnis kann als ein fortschrittlicher Ansatz für die großtechnische Herstellung der H-TiO 2 basierten Nanokompositen angesehen werden.

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Grieseler, Rolf;
Untersuchung der Eigenschaften sowie der Anwendung von reaktiven Mehrschichtsystemen in der Aufbau- und Verbindungstechnik. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2015. - Online-Ressource (PDF-Datei: 140 S., 16,15 MB). - (Werkstofftechnik aktuell ; 12) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2015
Parallel als Druckausg. erschienen

Diese Dissertation beschäftigt sich mit den thermischen Eigenschaften reaktiver Mehrschichtsysteme. Reaktive Mehrschichtsysteme sind schichtweise aufgebaute Materialien oder Folien, die zumeist aus Einzelschichtdicken zwischen 1 und 100 nm und einer Gesamtschichtdicke zwischen 1 und 500 [my]m bestehen. In den meisten Fällen sind derartige Schichten aus metallischen oder oxidischen Materialien aufgebaut, die nach dem Erreichen der Aktivierungsenergie exotherm reagieren. Im Fall von metallischen Schichten geschieht die Erzeugung von Wärme meist unter Bildung intermetallischer Phasen. Die Vorteile bei rein metallischen Schichten bzw. Folien liegen darin, dass die Reaktion ohne Zufuhr von Sauerstoff oder anderen Gasen stattfinden kann. Die erreichten Temperaturen können dabei mehr als 1600˚C betragen. Demzufolge sind diese Schichten und Folien gut geeignet, um Bauteile stoffschlüssig zu fügen. Die Reaktionszeiten liegen dabei lediglich im Mikro- und Millisekundenbereich. Dadurch kann die thermische Belastung für die zu fügenden Bauteile sehr viel geringer sein als bei herkömmlichen Fügemethoden, zum Beispiel dem Schweißen. Ziel der folgenden Ausführungen und Untersuchungen war die Analyse verschiedener Materialkombinationen, die als reaktive Mehrschichtsysteme zum Fügen von Bauteilen geeignet erscheinen. Als mögliche Materialkombinationen wurden die Systeme Aluminium-Nickel, Aluminium-Titan, Titan-Silizium und Aluminium-Kupfer untersucht. Diese sollten insbesondere auf die erzeugte Wärmemenge und auf die Reaktionsgeschwindigkeit bzw. die Geschwindigkeit der Reaktionsfront hin untersucht werden. Es hat sich gezeigt, dass auch das Wissen um die Diffusionseigenschaften der Materialien essenziell für die Bestimmung verschiedener thermischer Eigenschaften derartiger Materialsysteme ist. Die Diffusionskoeffizienten für die vier genannten Materialsysteme wurden mittels optischer Glimmentladungsspektroskopie an 2 [my]m dicken Doppelschichtsystemen bestimmt. Resultierend aus der im Vergleich zur Literatur geringeren Aktivierungsenergie für die Diffusion wurde als dominierender Diffusionsmechanismus für diese gesputterten Schichten die Korngrenzendiffusion ermittelt. Die Geschwindigkeiten der Reaktionsfront lagen zwischen 0,5 m/s für das Aluminium-Kupfer System als Beispiel für ein langsam reagierendes System und 22 m/s für das Titan-Silizium System als das am schnellsten reagierende Mehrschichtsystem. Die Reaktionsenergie wurde mittels Differential Thermoanalyse untersucht. Dabei konnte neben den Reaktionsenthalpien auch die Aktivierungsenergie für reaktive Mehrschichtsysteme in Abhängigkeit von der Gesamtschichtdicke ermittelt werden. Es zeigte sich, dass zwei verschiedene Mechanismen als entscheidend für die Reaktion in Betracht kommen. Zum Einen ist bei den Systemen Aluminium-Nickel, Titan-Silizium und Aluminium-Kupfer die Diffusion die treibende Kraft der Reaktion und somit die Aktivierungsenergie der Reaktion auch sehr nah zur Aktivierungsenergie der Diffusion. Zum Anderen zeigte sich im System Aluminium-Titan, dass die Reaktion eher durch Grenzflächenmechanismen bestimmt wird, was zu einer erhöhten Aktivierungsenergie der Reaktion im Vergleich zur Diffusion führt. Weiterhin wurde die Anwendung reaktiver Mehrschichtsysteme zum Bonden zweier Bauteile untersucht. Dazu wurden neben den gesputterten Schichten aus dem Aluminium-Nickel System auch kommerziell erhältliche Nanofoils ® basierend auf dem gleichen Schichtsystem untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass die Verwendung solcher reaktiven Schichten vergleichsweise gut geeignet ist, um Materialien und Bauteile miteinander zu fügen. Es konnte eine maximale Haftfestigkeit für das Bonden zweier Aluminiumoxid-Substrate mit Hilfe kommerzieller Nanofoils® von 10 bis 30 N/mm 2 erreicht werden. Zudem zeigte sich, welchen Einfluss die Rauheit der Bauteile auf die Qualität des Bonds hat und inwieweit reaktive Schichten im Vergleich zu herkömmlichen Lotmaterialien auf Grund ihrer Wärmeleitfähigkeit nach der Reaktion geeignet sind, um wärmeerzeugende Bauteile mit Wärmesenken zu verbinden. Die erzielten Ergebnisse können als Beitrag für das Erstellen eines Modells genutzt werden, um sowohl die Reaktion als auch den Einfluss der Reaktion und der daraus resultierenden Temperatur auf die umgebenden Materialien und Bauteile abzubilden und zu beschreiben. Sinnvoll wäre in einem nachfolgenden Schritt die Implementierung eines solchen Modells, um einem zukünftigen Anwender reaktiver Mehrschichtsysteme die Möglichkeit zu geben, aus der Vielzahl reaktiver Mehrschichtsysteme die am Besten geeigneten für den jeweiligen Anwendungsbereich zu ermitteln und den Einfluss auf die Bondpartner zu erhalten.

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Hahn, Sebastian;
Grundlagenuntersuchungen zur Wirkweise und Kontrolle von Katalysatoren in autokatalytischen Bädern zur Metallabscheidung, 2014. - Online-Ressource (PDF-Datei: 149 Bl., 17,88 MB) Ilmenau : Techn. Univ., Diss., 2014

In der vorliegenden Arbeit wurde eine Strömungszelle für insitu mikrogravimetrische Untersuchungen entwickelt und charakterisiert. Während sich an einer rotierenden Scheibenelektrode (RDE) ausbildende homogene Diffusionsgrenzschicht gut für die Charakterisierung von elektrochemischen Prozessen eignet, ist eine in situ Schichtendickenmessung nicht möglich. Dieser gerade für Messungen von Abscheidungsprozessen wichtige Parameter ist mit einer QCM gut messbar, hierbei ist aber die Erzeugung einer homogenen Diffusionsgrenzschicht durch Rotation nur schwer realisierbar. Die Kombination einer Strömungszelle mit der Quarzmikrowaage(QCM) erlaubt die Untersuchung transportabhängiger Metallabscheidungen bei gleichzeitiger insitu Messung der Schichtdickenänderung. Zur Optimierung der Strömungszelle wird die Simulationssoftware "Comsol Multiphysics" verwendet. Mit Hilfe der Simulation werden unterschiedliche Strömungen und der Stoffumsatz der Elektrode berechnet. Zur Charakterisierung wird die Grenzstromdichte des Redoxsystem HexacyanoferratII/III an der RDE verwendet. Die Ergebnisse der QCM in der Strömungszelle werden jeweils mit den Simulationsergebnissen und den Versuchsergebnissen der RDE verglichen und ausgewertet. Als wichtigste technische Anwendung wird die autokatalytische Nickelphosphorabscheidunguntersucht. Stabilisatoren verhindern eine spontane Elektrolytzersetzung. Die Inhibierung der Abscheidegeschwindigkeit bei unterschiedlichen Stabilisatorkonzentrationen und Strömungsgeschwindigkeiten wird aufgezeigt. Als Stabilisatoren werden Blei und Thioharnstoff verwendet. Im gleichen Aufbau wird der Einfluss der Stabilisatorkonzentration auf dieabgeschiedene NiP-Schicht wird durch eine elektrochemische Auflösung untersucht. Das Auflösepotential der NiP-Schicht nimmt mit höherer Stabilisatorkonzentration im Abscheideelektrolyten ab. Durch Messung des Auflösepotentials können dieNiP-Schicht der hochphosphorhaltigen NiP-Schicht mit 11 Gew.-%, die mittelphosphorhaltige NiP-Schicht mit 7 Gew.-% Phosphor mit und ohne Schwefel unterschieden werden. Der Einfluss der Thioharnstoffkonzentration auf das Auflösepotential erlaubt die Abschätzung der Thioharnstoffkonzentration zwischen 0-0,5 ppmund >1 ppm.

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Altay, Katarzyna;
Untersuchungen zur elektrochemischen Abscheidung von amorphen Kohlenstoffschichten, 2014. - Online-Ressource (PDF-Datei: XII, 371 S., 16,18 MB) Ilmenau : Techn. Univ., Diss., 2014
Enth. außerdem: Thesen

Amorphe Kohlenstoffschichten bestehen aus regellos angeordneten sp 3- und sp 2-hybridisierten Kohlenstoffatomen, mit nahezu beliebig realisierbaren Hybridisierungsverhältnissen und potentiell in die Schicht einzubringendem Wasserstoff und (Nicht-) Metallen. Da die Klasse der amorphen Kohlenstoffschichten über vielfältige Eigenschaften verfügt, wird eine Vielzahl von Anwendungsbereichen mit wirtschaftlicher Bedeutsamkeit bedient. Zum aktuellen Stand der Technik werden amorphe Kohlenstoffschichten hauptsächlich mittels verschiedener Verfahren der Gasphasenabscheidung appliziert, jedoch besteht zunehmend Interesse an einer alternativen Beschichtungsmethode unter atmosphärischen Bedingungen. Einen vielversprechenden Ansatz bietet hierbei die Abscheidung von amorphen Kohlenstoffschichten durch elektrochemische Prozesse aus flüssigen Phasen. Daraus folgt der thematische Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit. Die ausgewerteten Veröffentlichungen zeigen einen umfassenden Überblick der Forschungsarbeit in den letzten 20 Jahren und liefern zusammen mit den Untersuchungsergebnissen eine Grundlage zur Beurteilung des aktuellen Forschungsstands. Dies ermöglicht eine realistische Einschätzung des technologischen Potentials dieser Beschichtungsmethode. Die experimentellen Aspekte dieser Arbeit umfassen die Untersuchungen und Auswertungen von neuen Kohlenstoffquelle-Substratmaterial-Kombinationen, auch im Siedetemperaturbereich, und größeren als der bis dahin betrachteten Substratdimensionen. Mit dem speziell für diese Arbeit realisierten experimentellen Aufbau werden wesentliche Aspekte der Prozessführung, insbesondere der Prozesskontrolle nachvollzogen und zahlreiche Parameter untersucht. Ebenso wird vor dem Hintergrund der Wirtschaftlichkeit des Beschichtungsverfahrens hinsichtlich höherer Standzeiten, dasselbe Volumen einer Kohlenstoffquelle über einen längeren Zeitraum eingesetzt. Ein weiteres Einsparpotential wird durch die Verwendung von kostengünstigeren Kohlenstoffquellen mit geringer Chemikalienreinheit überprüft. Die Untersuchungsergebnisse umfassen die Ausarbeitung von Prozessspezifika, Parameterzusammenhängen und der Auswirkungen der Zusammensetzung der Kohlenstoffquelle auf die elektrochemische Abscheidungstechnologie und deren Reproduzierbarkeit. Zusätzlich wird ein Beitrag zu bestehenden Thesen der Schichtbildung sowie der Interpretation von Stromverläufen geleistet.

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Polster, Tobias;
Aluminiumnitrid Dünnschichtmembranen : Charakterisierung und technologische Integration in den MEMS-Prozessfluss, 2014. - Online-Ressource (PDF-Datei: VII, 185 S., 11,73 MB) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2014
Parallel als Druckausg. erschienen

Diese Arbeit beschäftigt sich mit unterschiedlichen Aspekten des Materials Aluminiumnitrid (AlN) als Dünnschicht. Dabei wird ein Überblick zum aktuellen Stand der Technik auf Applikationsseite mit gleichzeitiger Abgrenzung zu den selbstragenden AlN-Membranen gegeben. Die selbstragenden AlN-Membranen stellen in dieser Arbeit die zentralen Elemente dar. Zudem werden wesentliche Membraneigenschaften wie der E-Modul, die intrinsische Verspannung und die thermische Leitfähigkeit anhand von membranbasierten Teststrukturen charakterisiert. Abschließend werden zwei Applikationsbeispiele nach den Regeln zur Prozessintegration umgesetzt und in ihrer Funktionalität demonstriert. Dies Regeln sind im Zuge der technologischen Versuche aufgestellt worden. Die bereits erwähnten AlN-Dünnschichtmembranen werden in dieser Arbeit als neue Funktionselemente eingeführt. Deren Herstellung kann über eine sehr einfache Prozessfolge mit wenigen Prozessschritten erfolgen. Im Rahmen dieser Arbeit werden zudem erstmals die mechanisch stabilen, selbsttragenden AlN-Pyramidenmembranen vorgestellt. Dabei handelt es sich um neuartige dreidimensionale Membranelemente, deren Herstellungsmöglichkeit aus den Untersuchungen zur technologischen Integration von AlN-Dünnschichten hervorgeht. Die in dieser Arbeit eingesetzten Membranelemente basieren alle auf AlN-Dünnschichten mit einer definierten kristallinen Struktur, der c-Achsentextur. Diese Struktur wird zum Einstieg in die Materialcharakterisierung näher betrachtet. Zudem werden die Parameter der Schichtabscheidung zum Erzielen dieser Struktur definiert. Zur Untersuchung der Membranelemente hinsichtlich ihrer mechanischen Eigenschaften werden Bulge-Test-Experimenten durchgeführt. Diese eröffnen die Möglichkeit Membran- bzw. Schichtspannung und biaxialen Modul zu analysieren. Die Bestimmung der thermischen Leitfähigkeit der AlN-Dünnschichten erfolgt ebenfalls auf Basis von Membranelementen. Dazu werden die entsprechend benötigten Heiz- und Temperaturmessstrukturen auf den Membranen integriert. Den Abschluss dieser Arbeit bildet die Vorstellung zweier Funktionalisierungsbeispiele von AlN-Membranen. Damit wird unterstrichen, wie vielfältig die Möglichkeiten der technologischen Integration sind. Eines der Beispiele beschreibt eine thermomechanisch aktuierte AlN-Membran. Das zweite Funktionalisierungsbeispiel befasst sich mit der Integration von Elektrodenkontakten auf den AlN-Pyramidenmembranen, welche die Möglichkeit zum Aufbau eines piezoelektrisch sensitiven Elementes aufzeigt.

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Werner, Michael;
Design, Optimierung, Realisierung und Test von passiven Magnetsystemen für die Lorentzkraftanemometrie an Elektrolyten, 2013. - Online-Ressource (PDF-Datei: XXVIII, 142 S., 16,58 MB) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2013
Parallel als Druckausg. erschienen

Die vorliegende Arbeit behandelt den Entwurf und die Optimierung von passiven Magnetsystemen für die Lorentzkraftanemometrie an Elektrolyten einer neuartigen elektromagnetischen Messmethode zur Bestimmung von Durchflussmengen. Auf Basis der elektrodynamischen Grundgleichungen und der Magnetohydrodynamik wird der physikalische Zusammenhang der hinter der Lorentzkraftanemometrie steht soweit vereinfacht, dass sich dieser ausreichend exakt und zeiteffizient mit der Finiten-Elemente-Theorie nachbilden lässt. Anhand von magnetischen Netzwerkanalysen und Magnetfeldstrukturbetrachtungen werden mögliche Magnetsystemgrundaufbauten identifiziert, die sich für die Lorentzkraftanemometrie eignen. Bei dieser Voreinschätzung stehen besonders die Energiedichte von unterschiedlichen Magnetfeldquellen sowie die gezielte Ausnutzung der magnetischen Streufelder im Vordergrund. Die Geometrieparameter der einzelnen Permanentmagneten in den geeigneten Grundmagnetsystemen werden mit klassischen Optimierungsalgorithmen in direkter Kopplung zu stationären FEM-Simulationen optimiert, so dass bei einem streng limitierten Gesamtgewicht die generierte Lorentzkraft an einem definierten Referenzkanal maximal wird. Dabei stehen parallel auch die strukturmechanische Untersuchung der Permanentmagnethalterung und der Einfluss der Positionierung sowie der Temperatur der Einzelmagneten im Fokus. Es wird herausgearbeitet, dass mit einer geschickten Flussführung unter Einsatz von Halbacharrays die generierte Lorentzkraft, bei gleichem Systemgewicht und gleicher Fließgeschwindigkeit im Kanal, gegenüber herkömmlichen Systemen mehr als verdreifacht werden kann. Bei konstanter Auflösung des Kraftmesssystems ist es dadurch insgesamt möglich die Geschwindigkeit des Fluids um den Faktor von drei besser aufzulösen, was eine grundlegende Verbesserung der Auflösung dieses Messprinzips darstellt. Diese optimierte Halbacharraykombination sowie ein Referenzsystem, basierend auf dem herkömmlichen Design, wurden real aufgebaut und magnetisch mit einer Rasterfeldmessung charakterisiert. Weiterhin wurden erste Lorentzkraftanemometrische Experimente mit diesen Magnetsystemen durchgeführt und die Ergebnisse mit den Prognosen aus der Simulation verglichen. Die theoretisch ermittelte Verbesserung wurde damit auch praktisch nachgewiesen.

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Gerbach, Ronny;
Zerstörungsfreie Charakterisierung mikromechanischer Strukturen für produktionsbegleitende Anwendungen. - Halle (Saale) : Fraunhofer Institut für Werkstoffmechanik IWM, 2012. - XIX, 130, XII S.. - (Wissenschaftlicher Bericht) : Zugl.: Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2012
Enth. außerdem: Thesen

Die Überwachung von Fertigungsschritten in der Mikrosystemtechnik ist ein wichtiger Punkt zur Erhöhung der Ausbeute und zur Reduzierung von Produktionskosten. Dies beinhaltet eine Charakterisierung aller Systembestandteile in frühzeitigen Produktionsschritten und ein Aussortieren fehlerhafter Bauelemente. Eine besondere Herausforderung stellen die mechanischen Bestandteile der Mikrosysteme dar, für deren Charakterisierung nichtelektrische Messgrößen benötigt werden und somit ein Einsatz der in der Mikroelektronik standardmäßig verwendeten Testmethoden nicht möglich ist. Die vorliegende Arbeit stellt grundlegende Untersuchungen an mikromechanischen Strukturen vor, deren Ergebnisse für eine zerstörungsfreie Strukturcharakterisierung in frühen Produktionsschritten eingesetzt werden können. Hierfür werden das Verformungsverhalten und die Eigenschwingungen mikromechanischer Balken, Platten und Membran numerisch mit der Finite-Elemente-Methode und experimentell mittels Weißlichtinterferometrie und Laser-Doppler-Vibrometrie untersucht. Aufbauend auf den ermittelten Eigenschaften werden gesuchte Geometrie- und mechanische Materialkenngrößen durch simulationsgestützte Parameteridentifikationen bestimmt und durch zerstörende Prüfmethoden validiert. Darüber hinaus werden Untersuchung von Bauelementen mit künstlich erzeugten Fehlern, die in Defekttyp und -geometrie möglichen Herstellungsschäden bei der Fertigung von Mikrosystemen entsprechen, vorgestellt. Aufbauend auf diesen Ergebnissen werden mögliche Anwendungen wie auch Einsatzgrenzen der entwickelten Methoden aufgezeigt und beurteilt.

Hecht, Kerstin;
Entwicklung eines Laserstrahlpolierverfahrens für Quarzglasoberflächen
[Online-Ausg.]. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2012. - Online-Ressource (PDF-Datei: 200 S., 6,09 MB). - (Werkstofftechnik aktuell ; 8) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2012
Parallel als Druckausg. erschienen

Ziel der Laserstrahlpolitur ist die schnelle, gleichmäßige, formerhaltende Glättung des Rauheitsprofils einer Quarzglasoberfläche. Der Laser wirkt dabei geometrieunabhängig, in der Art eines schnellen Subaperturwerkzeuges. Verschieden spanend bearbeitet Proben werden mittels Laserstrahlung poliert, wobei die Prozesseinflussgrößen, die Wechselwirkungen zwischen Laserstrahlung und Quarzglas sowie die Auswertung der Ergebnisse hinsichtlich Oberflächenqualität und Beeinflussung von Spannungen bzw. mechanischen Eigenschaften, die Untersuchungen und die Entwicklung eines industriell einsetzbaren Laserstrahlpolierverfahrens unterstützen. Experimentplanung, -durchführung und -auswertung erfolgen unter Anwendung statistischer Methoden. Die Temperatur wird während der Politur mit Pyrometer und Wärmebildkamera überwacht. Die Einsatzgebiete des Verfahrens liegen u.a. beim Polieren von 2D- und 2½D Bauteilen, Werkzeugformeinsätzen (Kunststoffverarbeitung) und in Teilbereichen optischer Komponenten.

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Cuibus, Florina;
Electrochemical removal of nitrate from waste water, 2012. - Online-Ressource (PDF-Datei: 127 Bl., 3,95 MB) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2012
Parallel als Druckausg. erschienen

Die Produkte der elektrochemischen Reduktion von Nitrat (ERN) hängen entscheidend von der Art des Elektrodenmaterials, dem pH-Wert und dem angelegten Potenzial sowie der Art des Leitsalzes ab. Cu-Sn-Legierungen sind vielversprechende Elektrodenmaterialen, die bis jetzt nicht systematisch untersucht wurden. Aus diesem Grund wurden in dieser Arbeit Cu und Cu-Sn Kathodenmaterialien elektrochemisch hergestellt und auf ihre Eignung für die ERN untersucht. Mit cyclovoltammetrischen Untersuchungen konnten die spezifischen Parameter für die galvanische Abscheidung der einzelnen Metalle bzw. der Legierung optimiert werden. REM-Aufnahmen von Cu-, Sn- und Cu-Sn-Schichten zeigten signifikante strukturelle Veränderungen bei der Variation der elektrochemischen Parameter. Es konnte gezeigt werden, dass die erhaltenen Elektrodenmaterialien gut für Nitratreduktion geeignet sind. In dieser Arbeit wurden zwei einfache und schnelle elektroanalytische Methoden zur Ermittlung der elektroaktiven Spezies verwendet. Für den Nachweis der Reduktionsprodukte wurden Cyclovoltammetrie (CV) bzw. Square-Wave-Voltammetrie (SWV) mit hohen Potentialvorschub-Geschwindigkeiten mit hydrodynamischen Techniken (rotierende Ring-Scheiben-Elektrode) kombiniert. Es konnte gezeigt werden, dass die elektroaktiven Produkte der ERN (NO2-, NH2-OH oder NH4+), mit CV bzw. SWV elektrochemisch nachgewiesen werden können. Mit CV oder SWV ist eine Echtzeit-Auswertung der elektrokatalytischen Eigenschaften der verwendeten Elektrodenmaterialien möglich. Versuchsanlage zur elektrochemischen Reduktion synthetischer Nitrat-LösungenUm ein zuverlässiges Verfahren zur Behandlung von Nitrat Abfällen zu entwickeln, wurde die Rolle der Elektroden-Materialien, Zell-Konfiguration und Betriebsparameter auf die ERN in einem kleinem Durchflussreaktor untersucht. Um die optimalen Bedingungen zu ermitteln, wurden unterschiedliche Betriebsbedingungen wie angelegter Strom, die anfängliche Konzentration von Nitrat und die Durchflussgeschwindigkeit untersucht. Geschwindigkeitskonstanten, Stromausbeuten und Energieverbrauch wurden ausgewertet. Um die maximal erlaubte Nitrat-Konzentration von 50 mg / L zu erreichen, benötigte die Versuchsanlage mit der Cu-Sn-Kathode 16 Stunden, während sie mit der Cu-Kathode 20 Stunden benötigte. Der in dieser Arbeit ermittelte Energieverbrauch für die ERN ist den Literaturdaten überlegen.

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Junghähnel, Manuela;
Herstellung und Chakterisierung von transparenten, elektrisch leitfähigen TiO 2 :Nb-Dünnschichten durch Gleichstrom- und Puls-Magnetron-Sputtern
[Online-Ausg.]. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2012. - Online-Ressource (PDF-Datei: X, 158, IV S., 14,73 MB). - (Werkstofftechnik aktuell ; 6) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2011
Parallel als Druckausg. erschienen

Die vorliegende Dissertation befasst sich mit der Abscheidung von neuartigen transparenten leitfähigen Niob-dotierten Titanoxidschichten TiO2:Nb auf großen Flächen durch Magnetron-Sputtern. Schwerpunkt der Arbeit war die Untersuchung der optischen und elektrischen Eigenschaften von TiO2:Nb sowie der Struktur in Abhängigkeit von den Bedingungen bei der Schichtabscheidung und einer anschließenden thermischen Behandlung. Durch Gleichstrom- und Puls-Magnetron-Sputtern von oxidischen Targets und einer anschließenden thermischen Behandlung bei 450˚C im Hochvakuum wurden auf eine Fläche von (300 x 300) mm 2 transparente leitfähige TiO2:Nb -Schichten mit einem spezifischen elektrischen Widerstand im Bereich (7 ... 9) x 10-4 Ohm*cm und einem Extinktionskoeffizienten bei 550 nm von 0,02 abgeschieden. Die Eigenschaften der Schichten sind stark abhängig von ihrem Gefüge. TiO2:Nb in der Anatas-Modifikation zeigt gute elektrische Leitfähigkeit. Freie Ladungsträger werden durch fünfwertige Nb-Ionen erzeugt, die sich auf einem regulären Ti-Gitterplatz befinden. Die Ladungsträgerkonzentration steigt mit steigender Zahl der substituierten Ionen. Die Korngrenzen bestimmen und begrenzen die Beweglichkeit der Ladungsträger. Transparentes leitfähiges TiO2:Nb zeichnet sich durch einen hohen Brechungsindex von ca. 2,5 bei 550 nm aus und ist besonders chemisch beständig. Die Beschichtungen und ein Großteil der Untersuchungen wurden am Fraunhofer-Institut für Elektronenstrahl- und Plasmatechnik Dresden im Rahmen des Projektes "Plaspro" durchgeführt, welches von der Europäischen Union und dem Freistaat Sachsen gefördert wurde (Fördernummer 12896/2155).

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Koch, Jürgen;
Laserendbearbeitung metallischer Werkstoffe
[Online-Ausg.]. - Ilmenau : Univ.-Verl. Ilmenau, 2011. - Online-Ressource (PDF-Datei: 230 S., 37,32 MB). - (Werkstofftechnik aktuell ; 5) : Zugl.: Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2010
Enth. außerdem: Thesen

Die Laserendbearbeitung metallischer Werkstoffe fasst die Einzelprozesse der abtragenden Mikromaterialbearbeitung von Metallen mit Laserpulsen von ns-Dauer zusammen. Dabei wird erstmals die Strahlausbreitung in die Betrachtungen einbezogen. Somit gelingt es, ein Modell zu erarbeiten, das Vorhersagen zu Optimierungsbemühungen erlaubt und ein tieferes Verständnis dieser Abtragprozesse ermöglicht. Schließlich führen Optimierungsergebnisse auf Basis der entwickelten Modellvorstellung zu einer Verkürzung der Prozesskette. So gelingt einerseits die Aufteilung des Bearbeitungsprozesses in Schruppen und Schlichten, andererseits motiviert die Beobachtung von erstarrten Schmelzefilmen zur Erzeugung einer definierten Schmelzeschicht. Damit kann die Qualität der gefertigten Oberflächen bei reduzierter Bearbeitungszeit gesteigert werden, wobei sich die Fertigung in einer Aufspannung realisiert lässt.

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Niebelschütz, Florentina;
Mikrostrukturierungstechniken zur Herstellung von MEMS aus Halbleitern großer Bandlücke. - Ilmenau : Univ.-Verl. Ilmenau, 2010. - Online-Ressource (PDF-Datei: 200 S., 23,50 MB) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2009
Parallel als Druckausg. erschienen

Die Erweiterung des Anwendungsspektrums Mikroelektromechanischer Systeme (MEMS) um das Einsatzgebiet der chemischen, biologischen, gasartspezifischen und mikrofluidischen Sensoren stellt hohe Anforderungen an Stabilität (chemisch und mechanisch), Biokompatibilität, Miniaturisier- und Integrierbarkeit der verwendeten Materialien. Trotz der für diese Sensoren vorteilhaften Materialeigenschaften von Gruppe III-Nitriden gibt es bis heute nur eine beschränkte Anzahl von Forschergruppen, die sich mit der Prozessierung von MEMS auf Basis von GaN bzw. AlGaN/GaN-Heterostrukturen beschäftigen. Eine Hauptursache besteht vor allem in der aufwendigen Strukturierung dieser chemisch hoch stabilen Materialien. Die vorliegende Arbeit widmet sich daher der Entwicklung von Strukturierungstechniken zur Herstellung von MEMS aus Halbleitern großer Bandlücke mit einem besonderen Fokus auf nass- und trockenchemische Ätzverfahren. Diese sollen dazu verwendet werden, AlGaN/GaN-Resonatoren auf Si- und 4H-SiC-Substraten, sowie 3C-SiC/Si- und AlN/Saphir-Pseudosubstraten zu realisieren. Dabei wird das zweidimensionale Elektronengas (2DEG), welches sich an der Grenzfläche der AlGaN/GaN-Heterostruktur ausbildet, als Rückelektrode zur piezoelektrischen Anregung genutzt. Das entwickelte Technologiepaket vermeidet daher eine negative Beeinflussung der 2DEG-Rückelektrode und somit gleichzeitig der Funktionalität der MEMS. Zuletzt konnte die Funktionalität der so gefertigten piezoelektrisch angeregten AlGaN/GaN-Resonatoren nachgewiesen und zusätzlich die uniaxiale Verspannung der freigelegten AlGaN/GaN-Schichten auf den unterschiedlichen Substraten unter Anwendung einer Resonanzfrequenzanalyse ermittelt werden.

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Schilling, Jörg;
Werkstoffwissenschaftliche und technologische Untersuchungen zum Bunteinsatzhärten, 2010. - Getr. Zählung Ilmenau : Techn. Univ., Diss., 2010
Enth. außerdem: Thesen

Die im Verlaufe diese Arbeit erworbenen Erkenntnisse zum Bunteinsatzhärten basieren auf Recherchen zu historischen Entwicklung der Verfahrenstechnologie, einem Vergleich heute noch existierenden Anwender und der wissenschaftlich-methodischen Auswertung durchgeführter Versuchsreihen von über 200 Proben. Sie entstanden aber auch durch die Verknüpfung unterschiedlicher Fachgebiete, wie der Waffentechnik, der Härtereitechnik, der Werkstoffwissenschaften, der Chemie und der Optik. Aufgrund dieser gegebenen Komplexität, lag die Schwierigkeit bei der Probenauswertung insbesondere in der Eingrenzung der analytischen Methoden zur Bestimmung der für das Verfahren typischen Härte- und Farbparameter. Im Ergebnis dieser Arbeiten wurde auf die neue Technologie zum Bunteinsatzhärten ein Verfahrens-Patent erteilt (Pat.Nr. 10156326). Damit ist es erstmals möglich diese spezielle Wärmebehandlung mit reproduzierbaren Parametern durchzuführen und auf heutige legierte und kohlenstoffreiche Stahlwerkstoffe mit einem sehr kleinen technologischen Fenster zu applizieren. Als eines der wesentlichsten Erkenntnisse aus den Untersuchungen ist hervorzuheben, dass es sich beim Bunthärten nicht um ein typisches Einsatzhärteverfahren, sondern um ein gezieltes Zementieren unterhalb der 1. Umwandlungstemperatur (A C1) des Stahls handelt. Die Bildung einer 1-3mym dicken Zementitphase mit einer defektfreien Verzahnung zum Grundwerkstoff ist dabei entscheidendes Kriterium für fehlerfreie, farbige Oxidschichten. Moderne legierte und kohlenstoffreiche Stahlsorten neigen durch das entstehende Kohlenstoff-Konzentrationsgefälle bei der Austenitisierung und karbidbildende Legierungselemente (Mangan und Chrom)zum Ablösen der Deckschicht. Es wurde im Rahmen der Versuche festgestellt, dass durch eine spezielle Glühbehandlung diese Erscheinung vermieden werden kann. Es konnte weiterhin nachgewiesen werden, dass die signifikanten Deckschichten eine charakteristische Oberflächenmorphologie aufweisen und vorwiegend aus eisenoxidischen, Mikrokristalliten bestehen. Aufgrund des auftretenden Interferenzeffektes an dünnen Schichten, als Grundlage der Farbentstehung, konnte für die markantesten Farben eine Zuordnung der Schichtdicken (d=24-230nm) und der Reflexionswerte vorgenommen werden. Die mit anteiliger Verwendung von Knochenkohle (ab 40 Ma%) bei der Zementierung auftretende katalysatorische Wirkung des Kalziumkarbonates ermöglicht bereits bei niedrigen Prozesstemperaturen (ab T a=650 C) auch das verzugsarme Bunthärten geometrisch instabiler Bauteile.

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Günter, Friedhelm;
Ausfallmechanismen, Ausfallmodelle und Zuverlässigkeitsbewertung von kalten Kontaktiertechniken
[Online-Ausg.]. - Ilmenau : Univ.-Verl. Ilmenau, 2010. - Online-Ressource (PDF-Datei: 192 S., 17,29 MB). - (Werkstofftechnik aktuell ; 3) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2009
Parallel als Druckausg. erschienen

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit Schadensbildern, Ausfallmechanismen und Zuverlässigkeitsbewertungen von Schneid-Klemm-Verbindungen (SKV) sowie Einpress-Verbindungen (EPV) unter thermischen und mechanischen Belastungen. Im ersten Teil der Arbeit wurden hierzu neuartige Prüfkonzepte entwickelt, die einerseits eine Trennung der mechanischen und thermischen Belastungen ermöglichen und andererseits für die produktunabhängige Erprobung realer Kontaktgeometrien geeignet sind. Die Grundidee die mechanische Belastung direkt und nicht über eine thermomechanische Belastung einzubringen wurde für vier verschiedene Schneid-Klemm-Verbindungen und zwei Verbindungen aus der Einpresstechnik in Labor-Prüfeinrichtungen umgesetzt. Anhand dieser Prüfstände wurden in einem ersten Schritt die Schadensbilder und Ausfallmechanismen der Verbindungen unter niederfrequenten, weggesteuerten mechanischen Belastungen detailliert erarbeitet. Für die Praxis wurde hierdurch eine breite Basis zur Beurteilung von Feldausfällen und zur Auslegung der Verbindungen geschaffen. Außerdem wurde aus den Versuchsergebnissen ein Kriterium abgeleitet, dass eine Abschätzung des aktivierten Ausfallmechanismus bereits in FE-Modellen ermöglicht. Aufbauend auf der systematischen Beschreibung der Ausfallmechanismen und ausgehend von Grundkonzepten zur Reibkorrosion wurde für die 1,5-mm-SKV eine Methode zur Lebensdauervorhersage entwickelt. Die Form der Kraft-Weg-Kurve und deren Entwicklung unter einer mechanischen Last ermöglichen Belastungsregime einzuführen. Diese Einteilung eine Abschätzung der Lebensdauer bereits nach wenigen Lastwechseln, also in einem frühen Stadium der Belastung. In einem zweiten Schritt wurde die Methodik der Kraft-Weg-basierten Lebensdauerprognose erfolgreich auf Einpressverbindung\-en übertragen. Am Beispiel der 1,5-mm-SKV wurde im vierten Teil der Arbeit das Grundlagenverständnis der Schadensbilder sowohl auf statische Temperaturauslagerungen wie auch auf die Kombination von thermischen und mechanischen Belastungen erweitert. Rein statische Temperaturbelastungen beeinträchtigen die Lebensdauer der Verbindung unter extremen Belastungen (T=220 grad C und t>1 Jahr). Grundvoraussetzung für einen Ausfall bei Umgebungstemperaturen bis 150 grad C ist hingegen die Kombination mit eine mechanische Belastung der Kontaktzone. Die Gegenüberstellung von Temperaturwechselversuchen und direkter mechanischer Belastung bildet die Basis neuer Erprobungskonzepte, die durch den Einsatz einer direkten mechanischen Wechselbelastung Entwicklungszeiträume deutlich verkürzen. Über die im Rahmen der Arbeit eingeführte Trennung von thermischer und mechanischer Belastung konnten drei Faktoren identifiziert werden, die die Lebensdauer der Verbindungen beeinflussen: thermisch-aktivierte Ausfallmechanismen (Oxidation und Spannungsrelaxation), mechanische Belastungen und die Umlagerungsgeschwindigkeit. Aus dieser differenzierten Beschreibung ergibt sich die Möglichkeit in weiteren Versuchen Alterungsgesetze für kraft- und formschlüssige Verbindungen abzuleiten. Auch aus neuen Anwendungsfeldern ergeben sich eine Vielzahl an offenen Arbeitsthemen. Mit der zunehmenden Anzahl an Fahrzeugen mit Hybrid- oder Elektroantrieb steigen auch die Anforderungen an die Stromtragfähigkeit von kraft- und formschlüssigen Kontakten. Um diesen gestiegenen Erwartungen sicher begegnen zu können, sind Untersuchungen an bestromten Kontakten und an neuen Werkstoffpaarungen erforderlich.

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Tonisch, Katja;
AlGaN/GaN-Schichtsysteme für piezoelektrisch angeregte Resonatoren. - Ilmenau : Univ.-Verl. Ilmenau, 2010. - Online-Ressource (PDF-Datei: 192 S., 15,02 MB) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2009
Enth. außerdem: Thesen

Auf Grund der gestiegenen Anforderungen für mikroelektromechanische Systeme (MEMS) hinsichtlich Stabilität, Miniaturisier- und Integrierbarkeit, steigt das Interesse an neuen Materialsystemen wie den Halbleitern großer Bandlücke. Die vorliegende Arbeit gliedert sich in zwei Schwerpunkte, die für die Herstellung GaN-basierter MEMS bewältigt werden mussten: zum Einen wurde das Wachstum auf selektiv zu GaN ätzbaren Substraten untersucht. In der vorliegenden Arbeit werden drei Substrate vorgestellt, welche sowohl das epitaktische Wachstum von GaN als auch das Freistellen der Struktur erlauben. Dazu gehört die Verwendung von 4H-SiC als Substrat, welches sich kürzlich als isotrop ätzbar erwiesen hat. Als zweites wird das epitaktische GaN-Wachstum auf nanokristallinen, gesputterten AlN-Opferschichten gezeigt, welches die MEMS-Herstellung auf Saphir ermöglicht. Im letzten Fall erfolgt das Wachstum auf Siliziumsubstraten mit Hilfe einer 3C-SiC-Zwischenschicht. Die piezoelektrischen Eigenschaften von (GaN/)AlGaN/GaN-Heterostrukturen standen im zweiten Schwerpunkt im Fokus. Dabei dient die AlGaN-Schicht und in einigen Fällen eine zusätzliche GaN-Deckschicht als piezoelektrisch aktive Schicht. Das hochleitfähige 2D Elektronengas (2DEG) an der unteren AlGaN/GaN-Grenzfläche stellt dabei die zur Anregung benötige Rückelektrode zur Verfügung. Mit Hilfe der Elektroreflexion konnte die elektrische Feldverteilung in Abhängigkeit von der angelegten elektrischen Spannung bestimmt werden. In Kombination mit der Piezokraftmikroskopie, bei welcher die spannungsabhängige Auslenkung der Schichten untersucht wurde, konnte das piezoelektrische Modul d33 für Al0.31Ga0.69N zuverlässig mit 5 pm/V bestimmt werden. Die Prozessierung der ersten GaN-basierten MEMS wird schließlich auf allen drei zuvor eingeführten Substraten vorgestellt, das Schwingungsverhalten für die piezoelektrische Anregung von Transversalschwingungen mit Hilfe von Vibrometermessungen sowie das rein elektrische Auslesen von Longitudinalschwingungen (ebenfalls für piezoelektrische Anregung) demonstriert

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Fischl, Tamás;
Hybride Integration von flüssigkristallinen Elastomeren in die Mikrotechnik, 2009. - Online-Ressource (PDF-Datei: 98 S., 3687 KB) Ilmenau : Techn. Univ., Diss., 2009
Enth. außerdem: Thesen

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Integration von flüssigkristallinen Elastomeren in die Mikrotechnik. Das Ziel ist die Suche neuartiger Applikationen und Mechanismen für die Mikroaktorik. Der erste Teil gibt eine allgemeine Zusammenfassung über die typischen Erscheinungsformen und die physikalischen Eigenschaften des flüssigkristallinen Zustandes und führt in das Gebiet des flüssigkristallinen Elastomers (FULCE) ein. Das Kapitel behandelt die zu der Charakterisierung der FULCE-Materialien nötigen wichtigsten messtechnischen Methoden.Der wesentliche Teil der Arbeit beschäftigt sich mit der Vorstellung solcher Applikationen, die aus der hybriden Integration der Silizium-Technologie und der flüssigkristallinen Elastomere entstanden sind. FULCE-Materialien mit ihren gummielastischen aktuatorischen Eigenschaften bieten für die Aktuatortechnik neuartige Möglichkeiten. Die Arbeit nutzt einen Typ des FULCEs mit einer thermo-mechanischen Umsetzung. Die Umsetzung erfolgt mit einer großen spontanen Kontraktion gefolgt von kleiner mechanischer Spannung (mit kleiner Kraft). Die Kapitel stellen Applikationen an den Beispielen eines Greifers vor, eines superelastischen Membranegelenkes auf Silikonbasis und eines Mikroventils. Der Greifer befasst sich mit solchen Fragen, wie der Aktuator in einer Applikation gesteuert, wie ein Aktuator auf einer Siliziumstruktur befestigt oder wie das Silizium mit einem Laser bearbeitet werden kann, wenn der Aktuator auf der Strukturoberfläche schon fixiert ist. Das Ziel der superelastischen Membrane ist, solche passiv-aktiven Systeme zu entwickeln, die kein starres Silizium enthalten, und die damit Bewegungen mit mehreren Freiheitsgraden ermöglichen. Das Silizium dient in dieser Applikation als Mikroabformungswerkzeug, um dem Silikon eine Gestalt nach dem Vernetzen zu geben. Das selbe Kapitel beschäftigt sich mit der Verwirklichung der elektrischen Oberflächenleitfähigkeit von gummielastischen Materialien. Diese kann erreicht werden durch die Anlagerung von Rußpartikeln auf der Materialoberfläche. Die Idee verfolgt das Ziel, dass entweder der Aktuator elektrisch gesteuert werden kann (M. Chambers), oder die Deformation eines passiven elastischen Materials durch die Widerstandsänderung an der Oberfläche gemessen werden kann.Das Mikroventil kombiniert die Elastizität und die Dichtungseigenschaften des FULCE-Materials derartig, dass damit das Mikroventil die Strömung von Medien in der flüssigen und Gasphase stoppen kann. Die Kapitel stellen die Funktionsprinzipien, die Schritte der zu der Gestaltung notwendigen Technologien und die charakteristischen Eigenschaften der Applikationen vor. Um das Funktionsprinzip der Anwendungen zu verstehen, wird neben der Messtechnik auch die FiniteElemente-Methode verwendet. Bei der Gestaltung der Applikationen werden solche klassische Mikrotechnologien angewendet, wie zum Beispiel die Lithographie, das nasschemische und trockenchemische Ätzen oder das Metallaufdampfen. Der Aktuator wird immer hybrid auf die Strukturen aufgebracht. Es werden bei der Entwicklung auch solch nicht herkömmliche Technologieschritte, wie das Black-Silicon-Bonden genutzt und auch neu gedacht. Das Bonden wird bei der Fixierung und elektrischen Kontaktierung des elastischen und elektrisch-leitfähigen FULCEs oder Silikons verwendet. Ziel ist es, bei der Anwendung eine möglichst einfache Integrierbarkeit und eine effektive Nutzung der potentiellen Deformierbarkeit des Aktuators zu erreichen. Die Nachgiebigkeit der Strukturen soll in der Richtung der Bewegung minimiert werden, um eine große Kontraktion zu erhalten. Für diesen Zweck wird in einigen Anwendungen auch Silikon verwendet. In dieser Dissertation wird sich zum ersten Mal mit der Integration von flüssigkristallinen Elastomeren in der Mikrotechnik beschäftigt. Die Anwendungen sind die ersten, die auf diesem neuartigen Gebiet entstanden sind.

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Angermann, André;
Nasschemische Herstellung und Eigenschaften verlustarmer Mangan-Zink-Ferrite für Hochfrequenzanwendungen
[Online-Ausg.]. - Ilmenau : Univ.-Verl. Ilmenau, 2009. - Online-Ressource (PDF-Datei: XIV, 230 S., 34,66 MB). - (Werkstofftechnik aktuell ; 1) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2009
Enth. außerdem: Thesen

Im Zuge des Miniaturisierungstrends elektronischer Bauelemente sind höhere Arbeitsfrequenzen gefordert, wobei die Bauteile das gleiche Niveau der Energieübertragung besitzen sollen. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, werden neue Mangan-Zink-Ferritmaterialien mit geringer Verlustleistung bei hohen Arbeitsfrequenzen benötigt. Mangan-Zink-Ferrite sind weichmagnetische Materialien, die zur verlustarmen Leistungsübertragung, z.B. in den Schaltungsnetzteilen eingesetzt werden. Es gibt drei Beiträge zum Gesamtleistungsabfall: Hysterese- (PH), Wirbelstrom- (PE) und Restverluste (PR), wobei die beiden letztgenannten die dominierenden Verlustbeiträge bei hohen Arbeitsfrequenzen (> 500 kHz) sind. In dieser Arbeit wird das Potenzial von Mangan-Zink-Ferritnanopulvern für die Herstellung verlustleistungsarmer Ferrite erforscht. Dafür werden nanoskalige Ferritpulver mit Hilfe nasschemischer Präparationsverfahren synthetisiert. Der Einfluss von oxidischen Dotierungen und des Sinterprozesses auf die Verlustleistungseigenschaften sind ebenfalls Gegenstand der Untersuchungen dieser Arbeit.

http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2009000098

Leutwein, Hans-Ulrich;
Einfluss von Autofrettage auf die Schwingfestigkeit an innendruck-belasteter Bauteile aus Kugelgraphitguss. - Ilmenau : Univ.-Verl. Ilmenau, 2008. - Online-Ressource (PDF-Datei: 198 S., 14,05 MB) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2008
Parallel als Druckausg. erschienen

Diese wissenschaftliche Arbeit behandelt die Ermüdungsfestigkeit von autofrettierten Bauteilen aus Kugelgraphitguss EN-GJS unter Innendruck-Schwellbeanspruchung. An Bauteilproben mit einer 90˚-Bohrungsverschneidung aus EN-GJS-400-18, EN-GJS-500-7 und EN-GJS-600-3 wurden die Bauteil-Wöhlerlinien in Einstufenversuchen bei den Spannungsverhältnissen R ˜ 0 und R = 0,5 ermittelt und die Druckfestigkeitssteigerung durch die Autofrettage bestimmt. Weiter wurden Innendruckschwell-Zweistufenversuche bei konstantem Maximaldruck durchgeführt, um den Schädigungseinfluss (Omission-Level) von kleinen Schwingspielen auf die Druckfestigkeit dieser Bauteile zu bewerten. Auf der Basis des Kerbdehnungs-Berechnungskonzepts wurden die vollständigen Anriss-Wöhlerlinien der nicht autofrettierten und autofrettierten Bauteilproben berechnet und mit den experimentellen Ergebnissen verglichen. Die hier eingehenden Werkstoffkennwerte ergaben sich aus statischen Zugversuchen und dehnungs-kontrollierten Schwingversuchen an nicht gekerbten Zugstäben. Für die nicht autofrettierten Bauteile wurde zusätzlich mit dem Konzept der Synthetischen Wöhlerlinien die Bruch-Wöhlerlinie konstruiert und den Ergebnissen aus den Innendruckschwell-Einstufenversuchen gegenübergestellt.

http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=11141

Schulz, Olaf;
Bestimmung physikalischer und technischer Randbedingungen zur Umsetzung eines photoakustischen Gassensors in der Mikrosystemtechnik. - Ilmenau : Univ.-Verl. Ilmenau, 2008. - Online-Ressource (PDF-Datei: VII, 129, [17] S., 3,80 MB) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2007
Enth. außerdem: Thesen

In dieser Dissertation werden physikalische und technische Grenzwerte für die Miniaturisierung neuartiger photoakustischer Gassensoren untersucht. In Erweiterung zu existierenden Arbeiten auf dem Gebiet miniaturisierter photoakustischer Gasdetektoren wird hier ein komplexes mathematisches Modell entwickelt, welches physikalische, technische und Umweltbedingungen als spezifische Parameter berücksichtigt. Das Model berücksichtigt sowohl den Zeit- als auch Frequenzbereich. Es kombiniert die zwei traditionellen Modellierungsansätze der ratengleichgewichtsbasierten Zeitbereichsuntersuchung nichtresonanter akustischer Systeme und wellengleichungsbasierten Frequenzbereichsanalyse akustischer Resonatoren. Die Äquivalenz dieser Betrachtung zu bestehenden Modellen kann gezeigt werden. Als wesentlicher Vorteil gegenüber diesen Modellen bietet der hier gezeigte Ansatz jedoch den Vorteil, die eingeführten Parameter entkoppelt voneinander über einen breiten Variationsbereich betrachten zu können. Mit diesem erweiterten Modell werden komplexe System- und Verhaltenssimulationen möglich.Währen in den existierenden Arbeiten zur Photoakustik nur Reingase betrachtet werden, untersucht diese Dissertation den Einfluss der Interaktion unterschiedlicher Moleküle und führt dies als Parameter in das theoretische Model ein. Sowohl in simulierten als auch experimentellen Untersuchungen wird gezeigt, dass die zu beobachtenden Effekte in solchen Gasgemischen für die Verbesserung der Sensitivität und Selektivität neuartiger Gassensoren nutzbar sind. Es wird demonstriert, wie durch die Verwendung moderner Technologien und Prozesse aus der Mikrosystemtechnik zuverlässige und leistungsfähige Gasdetektoren ermöglicht werden. Die in dieser Arbeit entwickelten und umgesetzten Konzepte berücksichtigen dabei schon im Ansatz die Bedürfnisse einer preisbewussten Massenfertigung und potentielle Anwendungen. Schließlich werden diese Detektoren zusammen mit ebenfalls neuartigen mikromechanischen Emittern in einem integrierten Sensorkonzept untersucht. Die verbesserten Eigenschaften dieses Demonstrators können im Vergleich zu verfügbaren, vergleichbaren Sensoren nachgewiesen werde.In Kapitel 1 wird der gegenwärtige Entwicklungsstand der Photoakustik im Allgemeinen betrachtet. Weiterhin werden konkurrierende Detektortypen vorgestellt. In Kapitel 2 folgen eine theoretische Betrachtung der Grundlagen des photoakustischen Effekts sowie die Entwicklung des parametrischen Modells. Die Vergleichbarkeit zu existierenden Modellierungsansätzen wird gezeigt. Der Aufbau einer experimentellen Plattform, die Evaluierung des parametrischen Modells und die Untersuchung verschiedener Einflussfaktoren auf das Sensorverhalten sind Gegenstand des Kapitels 3. Es wird ebenfalls eine spezifische Methodik entwickelt, um typische Parameter wie Sensitivität, rauschäquivalente Leistung und Detektivität zu bestimmen. Unter Berücksichtigung der gewonnenen Erkenntnisse und Nutzung moderner Methoden der Mikrosystemtechnik werden in Kapitel 4 schließlich Konzepte für miniaturisierte photoakustische Detektoren entwickelt und umgesetzt. Da die messbare Gasempfindlichkeit eines Detektors letztlich auch vom Messaufbau abhängt, wird an dieser Stelle das integrierte Sensorkonzept vorgestellt, umgesetzt und untersucht. Im abschließenden Kapitel 5 werden die in dieser Arbeit entwickelten Detektor- und Sensorkonzepte mit jenen konkurrierenden Systemen verglichen, welche in Kapitel 1 beschrieben wurden. Weitere Entwicklungs- uns Anwendungsmöglichkeiten bieten einen Ausblick auf die Zukunft der photoakustischen Gasdetektion.

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Cimalla, Volker;
Mikro-und nanostrukturierte keramische Halbleiter für die Sensorik von MEMS zu NEMS. - Getr. Zählung Ilmenau : Techn. Univ., Habil.-Schr., 2007

Metzner, Martin;
Korrelation der Verfahrensparameter und des festkörperphysikalischen Aufbaus sowie der makroskopischen Eigenschaften elektrolytisch generierter Chromsysteme, 2007. - IV, 156 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2007
Enth. außerdem: Thesen

Gegenstand der Arbeit ist die galvanische Chromabscheidung aus verfahrens- und werkstofftechnischer Sicht. Dies bezieht sich auf die Abscheidung aus verschiedenen sechswertigen Chromelektrolyten mit und ohne Zusatz von keramischen nanoskaligen Partikeln und die Abscheidung aus dreiwertigen Chromelektrolyten. Die theoretischen verfahrenstechnischen Hintergründe der einzelnen Systeme werden dargestellt. Das Augenmerk liegt aber auch auf experimentellen Untersuchungen. Bei deren Auswertung werden grundsätzlich festkörperphysikalische und makroskopische, also den Anwender interessierende Eigenschaften, unterschieden. Im Einzelnen werden die Aspekte Textur, Korngröße, Wasserstoffgehalt, Härte, Risszahl, innere Spannungen und Stromausbeute dargestellt und in Abhängigkeit von den Verfahrensparametern interpretiert. Die Eigenschaften werden dabei nicht nur als einzelnes, sondern in Korrelation zueinander erfasst. Bekannte Phänomene und Zusammenhänge können teilweise bestätigt werden. Andere Zusammenhänge werden aus neuen Blickwinkeln dargestellt, hinsichtlich einiger Aspekte können gänzlich neue Erkenntnisse dargestellt werden.

Heiber, Juliane;
Einige Möglichkeiten zur Beeinflussung der Struktur und der Eigenschaften von PZT-Keramik-Fasern. - Ilmenau : Univ.-Verl. Ilmenau, 2007. - Online-Ressource (PDF-Datei: XVI, 126, XVII-XLVI S., 12,53 MB) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2007
Parallel als Druckausg. erschienen

PZT-Fasern können über verschiedene Verfahren in einem breiten Durchmesserspektrum hergestellt werden (5 æm bis 1000 æm). Während des Sinterprozesses von PZT-Materialien kommt es zum Verdampfen von Bleioxid. Es ist daher zu erwarten, dass bei gleichen Sinterbedingungen der Durchmesser einen Einfluss auf die mikrostrukturellen und dadurch auch auf die elektromechanischen Eigenschaften der Fasern hat. In der vorliegenden Arbeit wurde der Einfluss des Durchmessers extrudierter Grünfasern im Bereich zwischen 70 æm und 300 æm und damit des Oberflächen/Volumen-Verhältnisses auf das Gefüge und die daraus resultierenden ferroelektrischen Eigenschaften keramischer PZT-Fasern untersucht. In Abhängigkeit vom Durchmesser und den Sinterparametern (Temperatur, Zeit) konnten für Fasern, die in einer PbO-reichen Atmosphäre gesintert wurden, folgende Zusammenhänge gefunden werden: Fasern mit kleineren Abmessungen können bei niedrigeren Temperaturen und kürzeren Haltezeiten dicht gesintert werden und weisen bei höheren Temperaturen und längeren Haltezeiten ein ausgeprägtes Kornwachstum auf. Bei gleichen Sinterbedingungen bestehen dünnere Fasern außerdem aus einem höheren Anteil an rhomboedrischer Phase. Gleichzeitig ändert sich die Phasenzusammensetzung über den Faserdurchmesser. Der Anteil an rhomboedrischer Phase nimmt von außen nach innen ab, der an tetragonaler Phase zu. Im Hinblick auf den Einfluss der Porosität, der Korngröße und der Phasenzusammensetzung auf die ferroelektrischen Eigenschaften der Fasern konnten die aus der Literatur bekannten Abhängigkeiten bestätigt werden. Für die technische Umsetzung bedeutet dies, dass beim Sintern in einer PbO-reichen Atmosphäre die Sinterparameter an die jeweiligen Faserdurchmesser angepasst werden müssen, um die optimalen ferroelektrischen Eigenschaften für die jeweiligen Faserabmessungen erzielen zu können.

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Löschner, Udo;
Laserumformen von Siliziummikrostrukturen, 2007. - Online-Ressource (PDF-Datei: 205 S., 5925 KB) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2007
Parallel als Druckausg. erschienen

In dieser Arbeit werden erstmalig grundlegende theoretische und praktische Untersuchungen zum Umformen von Siliziummikrostrukturen mit Hilfe von Laserstrahlung durchgeführt. Vorangestellt ist eine gründliche Analyse des Kenntnisstandes der Technik. Die Simulation des Laserumformprozesses von Siliziummikrostrukturen an einem auf die experimentellen Untersuchungen zugeschnittenen FE-Modell gibt Aufschluss über die entstehenden Temperatur-, Dehnungs- und Spannungsfelder im Material und die entstehenden Biegewinkel. Die Berechnungsergebnisse fließen in eine modellhafte Beschreibung des laserinduzierten Biegeprozesses von Siliziummikrostrukturen ein. Die experimentellen Untersuchungen mit Nd:YAG-Laserstrahlung der Wellenlängen 1064 nm und 532 nm liefern Erkenntnisse zu wichtigen Parametern im Laserumformprozess wie beispielsweise zum Einfluss von Laserleistung, der Anzahl an wiederholten Bearbeitungen oder der Bearbeitungsgeschwindigkeit. Die experimentellen Ergebnisse sind denen aus den Simulationsrechnungen gegenübergestellt. Nach der Umformung werden die Biegeproben hinsichtlich Veränderungen gegenüber unverformten Proben beurteilt. Neben Materialveränderungen in der Biegezone liegen sowohl geometrische Abweichungen als auch veränderte mechanische Festigkeitseigenschaften vor. Durch den Aufbau eines Regelkreises mit dem Biegewinkel als Stellgröße lässt sich die Reproduzierbarkeit der hergestellten Umformungen von den Toleranzfeldern im Laserumformprozess entkoppeln und dadurch deutlich verbessern. Das entwickelte Verfahren eignet sich sehr gut zum Umformen von Siliziumbauteilen für verschiedenste Anwendungen. Speziell entworfene mikromechanische Bauteile aus Silizium können so umgeformt werden, dass sie in der Lage sind, andere Bauteile mechanisch in ihrer Lage zu fixieren, zu führen, zu stapeln oder sogar mechanische oder elektrische Aufgaben auch über mehrere Waferebenen zu übertragen. Abschließend werden spezielle Umformuntersuchungen mit Laser und zusätzlichem Biegewerkzeug durchgeführt.

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Stoll, Erick;
Potentialunterstützte Herstellung von Faserverbundwerkstoffen, 2006. - Online-Ressource (PDF-Datei: 138 S., 10,5 MB) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2006
Parallel als Druckausg. erschienen

Die Entwicklung von langfaserverstärkten Oxid/Oxid-Verbundwerkstoffen hat in den letzten Jahren wegen der Oxidationsbeständigkeit und der guten thermomechanischen Eigenschaften dieser Werkstoffe stark zugenommen. So sind sie bspw. für Bauteile in Brennkammern, Wärmetäuschern oder in der Luft- und Raumfahrt von Interesse. Die schwierige und teure Fabrikation von Verbundwerkstoffen mit mehreren Gewebelagen begründet die Anwendung des elektrophoretischen Infiltrationsverfahrens (EPI) zur Herstellung der Matrix. Bei dem EPI-Verfahren wurden Fasergewebe Nextel(TM) 720 als Verstärkungsmaterial und alpha-Al2O3 als Matrixmaterial verwendet. Die Ergebnisse der elektrophoretischen Infiltration werden speziell für diese Materialkombination dargestellt und interpretiert. Der Hauptteil dieser Arbeit widmet sich den Reaktionsabläufen bei der elektrophoretischen Infiltration. Diesbezüglich wurde für das System alpha-Al2O3/Nextel(TM) 720 eine Arbeitshypothese aufgestellt und diese experimentell untersetzt. Darüber hinaus wurden zwei Techniken, die auf der EPI-Technik basieren, entwickelt und erprobt. Sie werden in dieser Arbeit als Laminationsverfahren und Mehrlageninfiltrationsverfahren bezeichnet. Die Ergebnisse zeigen, dass beim Mehrlageninfiltrationsverfahren die simultane elektrophoretische Infiltration eine vollständige Ausfüllung der Fasernzwischenräume mit Matrixpartikeln für bis zu sechs Gewebelagen ermöglicht. Damit ist dieses Verfahren der bekannten Schlickertechnik deutlich überlegen. Die im Labor hergestellten Sinterproben haben einen Faseranteil von 45 % und eine Porosität von ca. 30 %. Sie zeigen das typische quasiduktile Bruchverhalten für keramische Verbundwerkstoffe mit einer schwachen Faser-Matrix-Bindung.

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Al Ibrahim, Maher;
Technologieorientierte Forschung zur Herstellung und Optimierung von Polymersolarzellen auf flexiblen Kunststoffsubstraten. - Ilmenau : ISLE, 2006. - XI, 105 S. Zugl.: Ilmenau : Techn. Univ., Diss., 2006
ISBN 3938843179

Der Zusammenhang zwischen der chemischen Struktur und den optischen sowie den elektrochemischen Eigenschaften verschiedener konjugierten Polymere und der Einfluss dieser Eigenschaften auf die photovoltaischen Parameter der entsprechenden Polymersolarzellen sind untersucht. Die Leerlaufspannung der Donator:Akzeptor-Polymersolarzelle ist von der Energiedifferenz LUMOAkzeptor - HOMODonator abhängig und wird von der Morphologie der photoaktiven Schicht beeinflusst. Polymere mit kleiner optischer Bandlücke und hohem Absorptionskoeffizient sind geeignet zur Verwendung als Lichtabsorber in Polymersolarzellen, da diese Eigenschaften zur Erhöhung des Kurzschlussstromes der Zelle führen. Großflächige, flexible Polymersolarzellen auf PET-Folien mit vergleichbarem Wirkungsgrad zu den in Literatur gefundenen, auf Glas aufgebauten Polymersolarzellen sind realisierbar. Polymersolarzellen mit unterschiedlichen Aufbauten (normal und invers) zeigen vergleichbares photovoltaisches Verhalten.Die Herstellparameter (Lösungsmittel, Donator:Akzeptor-Mischverhältnis, thermische Behandlung) der P3HT:PCBM-Schichten beeinflussen die Eigenschaften dieser Schichten. Nach der Optimierung der Herstellparameter ist die Realisierung einer flexiblen, großflächigen PET-Folie/ITO/ P3HT:PCBM (1:1)/Al-Solarzelle unter Raumbedingungen mit einem Wirkungsgrad von 3,4% möglich.

Thelemann, Torsten;
Die LTCC-Technologie als Basis von sensorischen, aktorischen und fluidischen Komponenten für Mikrosysteme. - Ilmenau : ISLE, 2006. - 99 S. Zugl.: Ilmenau : Techn. Univ., Diss., 2005
ISBN 3938843144

Thema der Arbeit ist die Nutzung von LTCC (Low Temperature Cofired Ceramics) als Werkstoff für Mikrosysteme bzw. deren Komponenten. Es werden zunächst allgemeine Anforderungen an derartige Werkstoffe beschrieben. Anschließend wird dargelegt, in welcher Weise LTCC diese Forderungen erfüllt. Eine wichtige Voraussetzung für den Einsatz von LTCC in Mikrosystemen ist die gute 3D-Strukturierbarkeit. Dreidimensionale Strukturen erfordern eine Modifikation des LTCC-Standardprozesses, insbesondere in Hinblick auf die mechanische Bearbeitung und den Laminierprozess. Es werden Materialeigenschaften untersucht, die bei einem Einsatz von LTCC als reinen Schaltungsträger von untergeordnetem Interesse sind, dafür aber eine stärkere Bedeutung beim Einsatz als Werkstoff für Mikrosysteme haben. Anschließend werden ausgewählte sensorische, aktorische, fluidische, mikromechanische und elektronische Komponenten beschrieben, die in einem späteren Schritt aufgrund einer gemeinsamen technologischen Basis zu Mikrosystemen zusammengeführt werden können.

Kallenbach, Matthias;
Entwurf von magnetischen Mini- und Mikroaktoren mit stark nichtlinearem Magnetkreis, 2005. - Online-Ressource (PDF-Datei: 176 S., 3738 KB) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2005
Parallel als Druckausg. erschienen

Die vorliegende Arbeit stellt eine Erweiterung der Entwurfsmethodik für mechatronische Systeme nach der VDI-Richtlinie 2206 für mikromechatronische Systeme dar. Die Spezifika des mikromechatronischen Entwurfs werden unter funktionellen und geometrisch-stofflichen Aspekten betrachtet und bewertet. In Ergänzung zur VDI 2206 werden außerdem allgemeine Konstruktionsrichtlinien und Konstruktionsprinzipien für den Entwurfsprozess von Mikroaktoren dargelegt. Magnetische Aktoren weisen ein großes Einsatzpotential im Mikrobereich auf. Sie werden bisher im Vergleich zu elektrostatischen Aktoren jedoch nur wenig eingesetzt. Wie anhand von Ähnlichkeitsgesetzen für die Verkleinerung magnetischer Aktoren nach dem Reluktanzprinzip gezeigt wird, weisen sie im Mini- und Mikrobereich teilweise größere Stellkräfte bei größeren Hüben auf als vergleichsweise elektrostatische und piezoelektrische Mikroaktoren, wenn sie optimal ausgesteuert werden. Gegenstand der Arbeit ist weiterhin die Untersuchung verschiedener Magnetkreisgrundformen von neutralen und polarisierten Hub- und Klappankermagneten und deren Bewertung anhand von berechneten charakteristischen Kennlinien. Die Berechnung der optimalen Hauptabmessungen acht verschiedener Magnetkreisgrundformen mit und ohne Bauraumbeschränkungen zeigt die starken Unterschiede antriebstechnischer Eigenschaften (Magnetarbeit, Bauvolumen, maximaler Hub) in Abhängigkeit von der Magnetkreisgrundform und der Stromdichte. In diesem Zusammenhang wird die Durchflutungssteuerbarkeit von Magnetaktoren definiert, die für die Bewertung von magnetischen Aktoren und die Integration in mechatronische Systeme wichtig ist. Resonante Antriebssysteme sind im besonderen Maße für die Entwicklung von verlustarmen, schnellen und kleinen Aktorsystemen geeignet. In der Arbeit wird auf den Entwurf eines derartigen Systems eingegangen und anhand eines Miniaktors für Gaswechselventile gezeigt, dass die Grenze der Schnellwirkung bei Nutzung dieses Wirkprinzips in den Bereich kürzerer Schaltzeiten verschoben werden kann. Ein besonders interessanter Aspekt für die Integration mechatronischer Systeme ist die Reduzierung der Hardwarekomplexität. Es wird ein neuartiges Verfahren zur sensorlosen Positionsbestimmung von Magnetankern vorgeschlagen, das auch für stark nichtlineare Magnetkreise geeignet ist. Durch Simulation wird der Funktionsnachweis erbracht.

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Brokmann, Ulrike;
Beitrag zur Mikrostrukturierung von fotostrukturierbarem Glas mittels UV-Laserstrahlung, 2005. - Online-Ressource (PDF-Datei: 116 S., 3806 KB) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2005
Parallel als Druckausg. erschienen

Wird ein fotosensibles Glas mit UV-Laserstrahlung belichtet, so können fotochemische Gefügemodifizierungen im Glas für einen geometrischen Mikrostrukturierungsprozess nach dem Fotoformverfahren genutzt werden. Für ein verbessertes Prozessverständnis erfolgt anhand einer direkt-schreibenden Belichtungsmethode die systematische Untersuchung des Einflusses von Belichtungsparametern auf Kenngrößen des Mikrostrukturierungsprozesses . Nach einer kurzen Einführung erfolgt die Darstellung der zum Verständnis notwendigen Grundlagen zum Fotoformverfahren, zur UV-Laser-Belichtung und zum verwendeten fotostrukturierbaren Glas. Der Hauptteil der Arbeit widmet sich der Analyse des Einflusses der Belichtungsparameter auf die 3 Prozessschritte des Fotoformverfahrens: UV-Laser-Belichtung (KrF- und XeCl-Excimerlaserstrahlung und (3w)Nd:YAG Festkörperlaserstrahlung), partielle Kristallisation durch Temperung und geometrische Mikrostrukturierung durch nasschemisches Ätzen. Der grundlegende Erkenntnisfortschritt besteht in der Beschreibung strahlungsinduzierter Gefügemodifizierungen auf optische Eigenschaften des Glases und den daraus folgenden Strukturveränderungen in partiell kristallisierten Bereichen getemperter Proben. UV-Laser-belichtete Proben wurden mittels UV-VIS-Spektroskopie, TEM-, HREM-, REM- und AFM-Analyse sowie optischer Lichtmikroskopie untersucht. Die wesentlichen Ergebnisse sind: infolge UV-Laser-Belichtung erfolgt die Bildung von angeregten Zuständen an Ce3+-Ionen, Farbzentren an polyvalenten Elementen (Zinn, Antimon) und Trennstellensauerstoffen sowie Ag-Nanopartikel im Glas. Aus der Belichtung resultierende Gefügemodifizierungen beeinflussen die Größe einzelner Kristalle und deren Vernetzung, die Kristallisationstiefe und die laterale Ausdehnung kristallisierter Bereiche. Das Ätzratenverhältnis wird maßgeblich vom Grad der Vernetzung der einzelnen Kristalle bestimmt. In einem abschließenden Kapitel wird der Einfluss von Belichtungsparametern auf die Glasmikrostrukturierung anhand strukturierter Gräben für die Belichtung mit XeCl-Excimerlaserstrahlung diskutiert. Die potentiellen Anwendungsfelder für das vorgestellte Verfahren liegen auf den Gebieten der Mikrosensorik, -aktuatorik, -mechanik, -optik, -fluidtechnik und nicht zuletzt der Mikroreaktionstechnik.

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Dünn, Christoph;
Ein Beitrag zur Herstellung integrierter Drehratensensoren in SiGe. - Aachen : Shaker, 2005. - Getr. Zählung [ca. 190 S.]. - (Berichte aus der Mikrosystemtechnik) : Zugl.: Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2005
ISBN 3-8322-4296-1

In der Kraftfahrzeugtechnik sind mikromechanische Drehratensensoren bereits weit verbreitet, sowohl in Fahrsicherheits- als auch in Navigationssystemen. Die derzeitigen Drehratensensorkonzepte und Herstellungstechnologien können allerdings den zukünftigen Anforderungen, insbesondere hinsichtlich benötigter hoher Sensorauflösung und niedriger Produktionskosten nicht mehr gerecht werden. Vor diesem Hintergrund wird in der Arbeit ein neues Sensorkonzept in einer neuen Herstellungstechnologie entwickelt. Um eine bestmögliche Auflösung zu erreichen, verfolgt das Konzept eine vollresonante Auswertung des kapazitiv angetriebenen und ausgewerteten Zwei-Masse-Schwingers. Als Herstellungstechnologie fällt die Wahl auf Silizium-Germanium (SiGe), weil aufgrund der niedrigen Abscheidetemperatur des SiGes eine modulare und monolithische Back-End-Integration von mechanischem Schwinger und Auswerte-IC möglich ist. Dies verbessert ebenfalls die Sensorauflösung. Da kaum Erfahrungen über die Herstellung und Prozessierung von Funktionsschichten mikromechanischer Sensoren aus SiGe vorliegen, muss vor der Umsetzung eine Reihe wesentlicher Verbesserungen und Entwicklungen durchgeführt werden. Die größte Hürde stellt dabei der in der Literatur fälschlicherweise als Stressgradient bezeichnete Parameter dar, welcher um zwei Größenordnungen zu hoch ist. Da in der Literatur keine Ansätze zur Reduzierung des sogenannten Stressgradienten auf den geforderten Wert zu finden sind, werden als Schwerpunkt der Arbeit neue Lösungsideen entwickelt und verifiziert. Bei den Strategien handelt es sich um Variation der Abscheideparameter, Ausheilen der Funktionsschicht in unterschiedlichen Atmosphären, Abscheidung der SiGe-Schicht auf verschiedenen Untergründen, Verwendung mehrlagiger SiGe-Schichtaufbauten sowie Entfernen der Randschicht um die SiGe-Funktionsschicht. Dabei wird durch Kombination eines mehrlagigen Schichtaufbaus mit dem Entfernen der Randschicht erstmals der für Drehratensensoren geforderte Wert erreicht. Weitere experimentell gewonnene Erkenntnisse sind u.a. die starke Abhängigkeit des sogenannten Stressgradienten von der Schichtdicke und die Bildung einer stark verspannten SiO2-Schicht beim Entfernen der Randschicht mit H2O2, welche aber nicht zur Reduzierung des Stressgradienten eingesetzt werden kann. Modelle auf der Basis der Experimente liefern für zukünftige Schicht-Optimierungen ein essentielles Verständnis über den Verlauf des Stressgradienten innerhalb der Schicht. Aufgrund dieser theoretischen Überlegungen kann sowohl eine verspannte Randschicht als auch ein konstanter Dehnungsgradient innerhalb der Schicht ausgeschlossen werden, vielmehr erscheint eine exponentielle Abnahme einer Zugspannung innerhalb der Schicht zur Schichtunterseite hin als realistisch. Nach Bereitstellung der drehratensensor-tauglichen SiGe-Funktionsschicht können das Sensordesign wie auch die Entwicklung eines Prozessflusses für den Demonstrator begonnen werden. Beim Entwurf des Demonstrators werden die Vorteile der SiGe-Technologie, wie z.B. der Wegfall der Perforierung der Resonatorrahmen durch große Unterätzweiten beim Opferschichtätzen konsequent genutzt. Ebenso wird aber auch den elektromagnetischen Wechselwirkungen zwischen Resonator und IC durch eine geeignete Leiterbahnführung Rechnung getragen. Die Entwicklung der einzelnen Prozessschritte erfolgt sowohl auf speziellen Testwafern als auch auf Produktwafern. Besonders hervorzuheben ist dabei die Verbesserung des Opferschichtätzens von Germanium mit H2O2 durch Zugabe eines Puffers, der einen Angriff auf die offenen Aluminium-Bondpads und Leiterbahnen verhindert.

Albrecht, Arne;
Grundlagen einer magnetischen Manipulation von Partikeln für Anwendungen in der miniaturisierten kombinatorischen chemischen Reaktionstechnik, 2004. - Online-Ressource (PDF-Datei: 141 S., 12,2 MB) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2004
Parallel als Druckausg. erschienen

Die Miniaturisierung und Parallelisierung kombinatorischer Verfahren in der Chemie, die beispielsweise für die pharmazeutische Wirkstoffsuche genutzt werden, erfordert neue Wege für die Substanzmanipulation. Während eine Vielzahl von technischen Lösungen für die Substanzdosierung bis hinunter in den Picoliterbereich verfügbar sind, erfordert der Substanztransfer im Mikrobereich, d.h. das Aufnehmen und erneute Abgeben kleinster Substanzmengen bei mehrstufigen Reaktionen neue Lösungen. In dieser Arbeit wird aufbauend auf dem Prinzip der Festphasensynthese ein neues Prinzip zum hochparallelen Substanztransfer mittels magnetischer Partikel vorgestellt. Im Gegensatz zu bisher vor allem in der Biochemie üblichen magnetischen Mikropartikeln werden makroskopische Magnetpartikel verwendet, auf die im magnetischen Feld so große Kräfte einwirken, dass sie aus einer Reaktionslösung durch die Flüssigkeitsoberfläche hindurch entnommen werden können. Durch die große Wirkdistanz des magnetischen Feldes kann diese Entnahme ohne direkten Kontakt des Magnetsystems zur Reaktionslösung erfolgen, wodurch sich die Gefahr der Kontamination reduziert. Im ersten Teil dieser Arbeit werden, ausgehend von der Beschreibung der relevanten fluid-mechanischen und magnetischen Effekte sowie experimentellen Untersuchungen, Konzepte für die magnetische Manipulation entwickelt und Lösungsvarianten dimensioniert. Dabei wird auch das Skalierungsverhalten dargestellt und die minimal mögliche Partikelgröße abgeschätzt. Das entwickelte magnetische Manipulationssystem besteht aus mehreren Komponenten. Ein zeilenförmiger Magnet erzeugt bei Überstreichen der Reaktionsplatten eine so große Kraft auf die magnetischen Partikel, dass sie in eine Transportplatte übernommen werden. Dort werden sie durch eine Magnetmatrix, die dem Raster der Reaktionskammern entspricht, während des Transports fixiert. Der zweite Teil der Arbeit ist der technologischen Realisierung der magnetischen Makropartikel und der Reaktionskammerplatten mit integrierter Magnetmatrix gewidmet. Es werden verschiedene Verfahren zur Herstellung der magnetischen Partikel verglichen und die magnetischen Eigenschaften bewertet. Ebenso werden geeignete Verfahren zur Herstellung der Reaktionskammerplatten, zur Einbettung der Magnetmatrix und zum Aufbau der Verbundplatten untersucht. Der Fokus liegt dabei auf dem Mikropulverstrahlen. Die favorisierten technologischen Verfahren werden an Reaktionskammerplatten mit 1536 und 6144 Kammern evaluiert.

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Romanus, Henry;
Siliziumkarbidelektronik : technologische und werkstoffwissenschaftliche Untersuchungen zur Metallisierung/Kontaktierung, 2004. - 5,84 MB, Text : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2004
Enth. außerdem: Thesen

Siliziumkarbid (SiC) hat als Halbleitermaterial vielfältige Einsatzmöglichkeiten in der Optoelektronik, der Hochfrequenztechnik, der Leistungselektronik und vor allem in der Hochtemperaturelektronik. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich speziell mit der Herstellung Ohmscher Kontakte auf p-dotiertem 4H-SiC und 6H-SiC für künftige elektronische Anwendungen.Anhand von theoretischen Betrachtungen und vergleichenden Berechnungen der Ladungsträgerkonzentration wird gezeigt, daß sich die Berechnung der elektrisch aktiven Akzeptoren stark vereinfachen läßt. Detailliert werden die Eigenschaften des SiC und ihr Einfluß auf die Kontaktbildung beschrieben. Die Herstellung Ohmscher p-SiC-Kontakte erfordert eine hohe Löcherkonzentration an der Grenzfläche zwischen p-SiC und Metallisierung, welche sich durch Ionenimplantation mit Aluminium erreichen läßt. Mittels Implantation durch eine dünne Al-Schicht wird das Maximum der Akzeptorkonzentration zur Substratoberfläche hin verschoben und somit eine hohe Akzeptorkonzentration im oberflächennahen Bereich erreicht. Amorphe Bereiche lassen sich nach der Implantation und Ausheilung in den hochdotierten p-SiC-Schichten nicht nachweisen. Aus den temperaturabhängigen Flächenwiderstandswerten wird sowohl der spezifische Widerstand berechnet als auch die Ladungsträgerkonzentration und -beweglichkeit abgeschätzt. Die sehr hohe Löcherbeweglichkeit läßt auf einen nahezu vollständigen Einbau der Akzeptoren durch die Implantations- und Ausheilprozedur schließen. Für die Metallisierung / Kontaktierung der SiC-Proben werden Wolframsilizide und -karbide verwendet, um unerwünschte Grenzflächenreaktionen zwischen Halbleiter und Metallisierung zu vermeiden. Dazu wird die Präparation von Wolframsilizid- und Wolframkarbidschichten unter Variation der Substrate und Substrattemperatur beim Sputtern bzw. co-Sputtern und der Temperbedingungen eingehend untersucht. Als Wolframsilizid wird das hexagonale WSi2 verwendet, welches sich auf in-vacuo geheizten Substraten ausbildet. WC und W2C werden als Wolframkarbidmetallisierungen genutzt. Das phasenreine WC bildet sich bei einer hohen Propankonzentration von 2% in einer Propan-Wasserstoff-Atmosphäre und bei Tempertemperaturen oberhalb von 825&ring;C. Die W2C-Phase indes läßt sich phasenrein bei einer geringen Propankonzentration von <= 0,02% und bei Tempertemperaturen im Bereich von 750&ayn;C bis 1050&ayn;C präparieren. Eine Al/Ti-Metallisierung dient als Referenzmaterial.Es wird gezeigt, daß sich auf den p-4H- und p-6H-SiC-Proben hexagonales WSi2 und phasenreines W2C bildet, in den WC-Schichten jedoch ein geringer W2C-Anteil nachzuweisen ist. Für die drei wolframbasierten Metallisierungen ist keine Reaktion mit den SiC-Substraten nachweisbar. Die erzielten spezifischen Kontaktwiderstände von hexagonalem WSi2 auf p-4H- bzw. p-6H-SiC stellen mit rho_K = 6 10^-4 Ohm cm^2 bzw. 1,2 10^-3 Ohm cm^2 eine Verbesserung bisheriger Ergebnisse um mehr als zwei Größenordnungen dar. Die minimalen spezifischen Kontaktwiderstände von WC bzw. W2C auf p-4H-SiC liegen bei 8,9 10^-4 Ohm cm^2 bzw. 1,7 10^-3 Ohm cm^2 und auf p-6H-SiC bei 1,8 10^-2 Ohm cm^2 bzw. 2,5 10^-3 Ohm cm^2. Der geringste spezifische Kontaktwiderstand aller Proben wurde mit dem Referenzmaterial Al/Ti auf einer 4H-SiC-Probe mit 1,9 10^-4 Ohm cm^2 erreicht. Die spezifischen Kontaktwiderstände der wolframbasierten Metallisierungen und des Referenzmaterials liegen in der gleichen Größenordnung.

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Hecht-Mijiâc, Stephan;
Brechzahländerung durch Ionenaustausch in strukturierten Glasbauteilen, 2003. - Online-Ressource (PDF-Datei: 122 S., 1693 KB) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2003
Parallel als Druckausg. erschienen

Die werkstofftechnischen Grundlagen für die Brechzahländerung durch Ionenaustausch in einem nach einem speziellen Prozess (Fotostrukturierung) strukturierbaren Glas (FS21) wurden geschaffen. Die Brechzahlreduzierung wurde favorisiert und im Detail untersucht. Durch die nacheinanderfolgende Bearbeitung des Glases mit den Technologien Fotostrukturierung und Brechzahländerung durch Ionenaustausch ist die Herstellung von filigranen lichtleitenden Glasbauteilen möglich. Davon ausgehend können Anwendungen in der Mikrosystem- oder Feinwerktechnik erschlossen werden. Denkbar sind u.a. Greifer und Federn mit integrierter auf Lichtleitung basierender Sensorfunktion und die Ausnutzung der Lichtleitung für spezielle Messtechnikaufgaben. - Für den Ionenaustausch wird eine Salzschmelze der Zusammensetzung 100 % NaNO3 verwendet. Ein kostengünstiger Versuchsaufbau wurde entwickelt und die Prozessparameter so entworfen, dass der Ionenaustausch reproduzierbar durchgeführt werden kann und dennoch über die Änderung von Ionenaustauschtemperatur und -dauer gesteuert werden kann. - Die Arbeit behandelt ausführlich die durch den Ionenaustausch hergestellten Diffusionsprofile in Glas FS21 und deren Abhängigkeit von den Ionenaustauschparametern. Theoretisch zu erwartende Zusammenhänge zwischen Diffusionskoeffizienten sowie Profiltiefen und der Ionenaustauschtemperatur sowie -dauer wurden experimentell gefunden. Außerdem wird auf Besonderheiten im Zusammenhang mit den drei im Glas vorliegenden Ionen Li+, Na+ und K+ eingegangen. - Mechanische Druckspannungen infolge Ionenaustausch werden in speziell entworfenen Ionenaustauschexperimenten nachgewiesen und durch Messung des Gangunterschiedes genauer beschrieben. - Die zu erwartende Brechzahländerung wird aus den Diffusionsprofilen (Profile der chemischen Zusammensetzung) voraus berechnet. Der Vergleich mit gemessenen Brechzahlprofilen erlaubt die Interpretation des Mechanismus der Brechzahlreduzierung. Ebenso wie für die Diffusionsprofile wird auch die Ausbildung der Brechzahlprofile in Abhängigkeit von Ionenaustauschtemperatur und -dauer untersucht. Diese Ergebnisse stimmen mit denen der Diffusionsprofile überein. - Einfache Lichtleiterelemente wurden hergestellt und in ihnen die Parameter lichtleitender Bauteilquerschnitt, Ionenaustauschtemperatur und -dauer variiert. Die Lichtintensität am Austritt dieser Lichtleiterelemente wird bezüglich der genannten Parameter charakterisiert und Maxima werden gefunden. An U-förmigen und Lichtteilerelementen wurde in Prinzipversuchen die lichtleitende Funktion nachgewiesen und somit Hinweise auf die Möglichkeiten der geometrischen Vielfalt der Lichtleiterbauteile gegeben. Die Arbeit kann Ausgangspunkt sowohl für Anwendungsforschung als auch Glasgrundlagenforschung sein und enthält entsprechende Vorschläge.

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Klöpzig, Markus;
Beitrag zur Untersuchung von passiven planaren Hochgeschwindigkeitsmagnetlagern für die Anwendung in der Mikrosystemtechnik. - Aachen : Shaker, 2003. - 134 S.. - (Berichte aus der Mikromechanik) Zugl.: Ilmenau : Techn. Univ., Diss., 2002
ISBN 3832210903

Frank, Thomas;
Untersuchungen zum Einsatz elektromagnetischer Mikroaktoren, 2002. - Online-Ressource (PDF-Datei: 141 S., 5346 KB) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2002
Parallel als Druckausg. erschienen

Diese Arbeit widmet sich den Mikroaktoren, den bewegungserzeugenden Elemente in Mikrosystemen. Zielstellung ist die Untersuchung der Einsatzmöglichkeiten des elektrodynamischen Energiewandlungsprinzips für Mikroaktoren. Dabei wird das elektrodynamische Prinzip mit verschiedenen Energiewandlungsprinzip verglichen und die Eigenschaften dieser Prinzipien herausgearbeitet, um so für jedes Prinzip geeignete Anwendungen zu finden. Grundlage des Vergleichs bilden die stationären Betriebskennlinien. Die Untersuchung zeigt, daß besonders der Wirkungsgrad der Aktoren ein geeignetes Vergleichskriterium bildet. Vor allem bei zunehmender Packungsdichte von Mikroaktoren in einem Mikrosystem stellt der Wirkungsgrad einen begrenzenden Faktor dar. Zur Entwicklung mehrdimensional kaskadierter Mikroaktoren ist die Beachtung der Effizienz der Energiewandlung von entscheidender Bedeutung. Die untersuchten elektrodynamische Aktoren zeichnen sich durch einen hohen Wirkungsgrad im Bereich der Leerlaufgeschwindigkeit aus, hingegen ist ihre Effizienz beim Anzug minimal. Die weitaus größte Anzahl von Mikroaktoren führt aufgrund der eingesetzten Federführungen wechselsinnige Bewegungen mit oder ohne Rast aus. Hierbei leisten die Aktoren sowohl Blind- als auch Wirkleistung. Um diese Bewegungsform energetisch mit kontinuierlichen laufenden Aktoren vergleichen zu können wird eine Methode vorgestellt die dies ermöglicht. - Die federgeführten Mikroaktoren werden durch die erzwungene harmonische Schwingung eines gedämpften Feder-Masse-Systems beschrieben. Die Parameter sind die schwingende Masse, die Dämpfung und die Elastizität der Führungsfedern. Die umgesetzte Leistung wird in effektive Wirk- und Blindleistung zerlegt. Aus dem Verhältnis der beiden Leistungen zueinander läßt sich der Gesamtwirkungsgrad bestimmen. Nicht harmonische Schwingungen werden mittels einer FOURIER-Reihe angenähert. Die Gesamtleistung ergibt sich in diesem Fall aus der Summe aller Einzelleistungen. Der Nachweis wird an konkreten Beispielen geführt. Es werden drei verschiedene elektrodynamische Mikroaktoren aufgebaut und untersucht. Hierzu werden verschiedene Herstellungstechniken analysiert und modifiziert. Die Betrachtung zeigt, daß nur die Aktoren, die mit ihrer Eigenkreisfrequenz betrieben werden mit einem hohen Wirkungsgrad arbeiten. Der Wirkungsgrad kann bis zu 90 % betragen. Bei beliebigen wechselsinnigen Bewegungen wird ein Wirkungsgrad von maximal 0,1 % erreicht. 7Abschließend erfolgt eine Charakterisierung der aufgebauten Mikroaktoren.

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Süllwald, Stefan;
Laserinduzierte Mikrostrukturierung und Metallisierung von Polymerlacken auf elektronischen Schaltungsträgern
1. Aufl. - Göttingen : Cuvillier, 2002. - X, 104 S Zugl.: Ilmenau : Techn. Univ., Diss., 2002
ISBN 3898733378

Gräbner, Frank;
Untersuchung von Ferriten, Modellierung des Verhaltens und Anwendung in einem HF-Visualisierungsmedium, 2001. - 150 Bl Ilmenau : Techn. Univ., Diss., 2001

Boccaccini, Aldo R.;
Glass-containing composite materials. - 306 Bl Ilmenau : Techn. Univ., Habil.-Schr., 2000

Hofmann, Thomas;
Untersuchungen zum Einfluß von Pulse-Plating auf die Abscheidung von Kupfer aus Leiterplattenelektrolyten, 1999. - 175 Bl. Ilmenau : Techn. Univ., Diss., 1999

Ehrhardt, Anja;
Beitrag zur Entwicklung fotostrukturierbarer Gläser und Glaskeramiken mit unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten
Als Ms. gedr. - Aachen : Shaker, 1999. - IX, 111, A-18 S. - (Berichte aus der Werkstofftechnik) Zugl.: Ilmenau : Techn. Univ., Diss., 1999
ISBN 3826561236
Literaturverz. S. 107 - 111

Harnisch, Alf;
Beitrag zur Entwicklung von Herstellungstechnologien für komplexe Bauteile aus mikrostrukturiertem Glas
Als Ms. gedr. - Aachen : Shaker, 1998. - VI, 110, XIV S., Anl. - (Berichte aus der Mikromechanik) Zugl.: Ilmenau : Techn. Univ., Diss., 1998
ISBN 382654451X
Literaturverz. S. VII - XIV

Müller, Jens;
Entwurf, Herstellung und HF-Charakterisierung gedruckter passiver Bauelemente und Strukturen in LTCC, 1997. - V, 175 S. Ilmenau : Techn. Univ., Diss., 1997

Heim, Ulf;
Untersuchungen zur Simulation des naßchemisch anisotropen Ätzens von Einkristallen, 1996. - 98, A-19 S Ilmenau : Techn. Univ., Diss., 1996

Fröhlich, Thomas;
Computersimulation zur Anwendbarkeit des Spiegelfacettenmodells bei der Auswertung von Defektstreulichtmessungen an hillockbehafteten Aluminium-Metallisierungsschichten. - Ilmenau, 1995. - 110 Blätter
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 1995

Guermouz, Loucif;
Untersuchung von Rechnerstrukturen und deren Leistungsfähigkeiten für ein Verfahren der automatischen optischen Inspektion mit Spektralwerten der RHaar-Funktion als Datenbasis, 1995. - 130 Bl. Ilmenau : Techn. Univ., Diss., 1995

Schmidt, Kristina;
Spezielle Verfahren der Mikrostrukturierung von Glas. - Aachen : Shaker, 1994. - 136 S. - (Berichte aus der Mikromechanik) Zugl.: Ilmenau : Techn. Univ., Diss., 1994
ISBN 3826502949
Literaturverz. S. 132 - 136

Hoebbel, Helmut;
Ein Computermodell zur Simulation des Einflusses der Kornstruktur auf das Elektromigrationsverhalten von Leiterbahnen in integrierten Schaltkreisen. - Ilmenau, 1994. - 45 Blätter
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 1994

Andrä, Karsten;
Untersuchungen zur Bewertung der Wirksamkeit organischer Badzusätze in schwefelsauren Kupferelektrolyten mittels potentiostatischer Einschaltbelastungen, 1992. - 88 S Ilmenau : Techn. Hochsch., Diss., 1992

Schneider, Martin;
Beitrag zur Dünnschichtmessung mittels Tastspul-Wirbelstromverfahren. - Ilmenau, 1991. - 134 Blätter
Technische Hochschule Ilmenau, Dissertation 1991

Spieß, Lothar;
Rechnerunterstützte komplexe Festkörperanalytik für Mikroelektronikwerkstoffe, insbesondere von Siliciden zur Metallisierung von höchstintegrierten Schaltkreisen. - Ilmenau. - 1 Band (verschiedene Seitenzählungen)
Technische Hochschule Ilmenau, Habilitationsschrift 1990

Enthält Thesen

Lutz, Jürgen;
Einige Untersuchungen zur Weiterentwicklung der Strömungszellentechnik unter besonderer Berücksichtigung des Einsatzes inerter Anoden und der Bestimmung der Stoffübergangszahl, 1989. - Getr. Zählung Ilmenau : Techn. Hochsch., Diss., 1989
Enth. außerdem: Thesen

Hamann, Bernd;
Beitrag zur Erzeugung hoher Temperaturen in anorganisch-nichtmetallischen Stoffen durch kapazitive Hochfrequenzerwärmung. - Ilmenau, 1989. - 143 Blätter
Technische Hochschule Ilmenau, Dissertation 1989

Enthält Thesen

Löhlein, Andreas;
Einfluss elektrischer Felder auf die Formbarkeit einer plastischen Porzellanmasse, 1988. - 110, [6] Bl. Ilmenau : Techn. Hochsch., Diss., 1988
Enth. außerdem: Thesen

Kleemann, Gerhard; Schlegel, Uwe
Optische Anordnung, elektronische Baugruppen und Programmodule zur Qualitäts- und Geometriekontrolle von Glaserzeugnissen. - Ilmenau, 1988. - 1 Band (verschiedene Seitenzählungen)
Technische Hochschule Ilmenau, Dissertation 1988

Enthält Thesen

Bock, Bernhard;
Moderne Konzepte für Maschinen- und Steuerungsstrukturen in der Glasformgebung und -verarbeitung. - Getr. Zählung Ilmenau : Techn. Hochsch., Habil.-Schr., 1988
Enth. außerdem: Thesen

Hegewald, Gunter;
Ein Beitrag zur Klärung des Elektromigrationsverhaltens von Leitbahnen der VLSI-Technik. - Ilmenau, 1986. - 102, 5 Blätter
Technische Hochschule Ilmenau, Dissertation 1986

Enthält außerdem: Thesen

Spieß, Lothar;
Zur Silizidproblematik in Metallisierungssystemen für integrierte Schaltkreise der VLSI-Technik. - Ilmenau, 1985. - 1 Band (verschiedene Seitenzählungen)
Technische Hochschule Ilmenau, Dissertation 1985

Wachsmuth, Elmar;
Untersuchungen zur elektrochemischen Abscheidung von Eisen-Chrom-Legierungsschichten aus Fluoroboratelektrolyten. - Ilmenau, 1985. - 1 Band (verschiedene Seitenzählungen)
Technische Hochschule Ilmenau, Dissertation 1985

Enthält Thesen

Schmidt, Cordt;
Analyse, Systematisierung und phänomenologische Beschreibung der Elektrokristallisation bei der elektrolytischen Abscheidung von Kupferfolien mit hohen Stromdichten. - 143 Bl. : Ilmenau, Techn. Hochsch., Habil.-Schr., 1985

Pfeifer, Kerstin;
Das UV-Transmissionsverhalten eines getemperten Natriumborosilikatglases. - Ilmenau, 1983. - 105, IX Blätter
Technische Hochschule Ilmenau, Dissertation 1983

Bock, Bernhard;
Entwicklung und Funktionserprobung eines Hochtemperaturkalorimeters für silikatische Materialien, 1982. - Getr. Zählung Ilmenau : Techn. Hochsch., Diss., 1982

Knedlik, Christian;
Beiträge zur werkstoffwissenschaftlichen Klärung des Kontaktverhaltens innerer Kontakte in elektronischen Bauelementen am Beispiel des Aluminium-Silizium-Planarkontaktes. - Ilmenau. - 184 Blätter
Technische Hochschule Ilmenau, Habilitationsschrift 1980

Rempt, Wolfgang;
Untersuchungen zur Anwendung thyristorgesteuerter Gleichrichter bei der elektrolytischen Abscheidung von Metallen, 1979. - getr. Zählung : Ilmenau, Techn. Hochsch., Diss., 1979

Ludwig, Maria;
Untersuchungen zur elektrolytischen Abscheidung von Metallen mit Impulsströmen, 1976. - 92 Bl. : Ilmenau, Techn. Hochsch., Diss., 1976

Unruh, Jürgen N. M.;
Untersuchungen zur Anwendung hoher Stromdichten bei der elektrolytischen Metallabscheidung, 1975. - 214 Bl. : Ilmenau, Techn. Hochsch., Diss., 1975

Eichhorn, Gerd;
Herstellung epitaktischer Heteroübergänge aus Zinkselenid und Galliumarsenid durch chemischen Transport, 1969. - 73 Bl. : Ilmenau, Techn. Hochsch., Diss., 1969

Müller, Wolfgang;
Beiträge zur elektrolytischen Abscheidung des Kobalts unter besonderer Berücksichtigung des Sulfamatelektrolyten und der physikalischen Eigenschaften der Niederschläge, 1967. - VI, 135 Bl. : Ilmenau, Techn. Hochsch., Diss., 1967

Burkhardt, Werner;
Über den Einfluß von Werkstück und Galvanisiergestell auf die Metallverteilung galvanischer Schutzüberzüge. - Ilmenau, 1964. - 44, 36 Blätter
Hochschule für Elektrotechnik, Dissertation 1964

Nitzsche, Karl;
Zur Änderung der Ultraschalldurchlässigkeit von Platten durch Aufbringen von Kunststoffschichten. - Ilmenau, 1959. - 89, [4] Blätter
Hochschule für Elektrotechnik Ilmenau, Dissertation 1959