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
Entwicklung von metamorphen Mehrfachsolarzellen mit vier pn-Übergängen auf einem Germaniumsubstrat. - Ilmenau, 2019. - 143 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2019
Ziel dieser Arbeit war die Entwicklung einer metamorphen Vierfachsolarzelle auf einem Germaniumsubstrat mit einer Ga1-xInxAs Teilzelle. Der Fokus der Arbeit lag dabei auf der Materialcharakterisierung von metamorphem Ga1-xInxAs, das als Grundlage der 1.1 eV-Teilzelle dient. Mit den in dieser Arbeit etablierten Methoden können sowohl elektrische Eigenschaften als auch kristalline Eigenschaften an einer Vielzahl von III/V-Halbleitern bestimmt werden. Zur Materialcharakterisierung wurden verschiedenste Methoden eingesetzt, etabliert, weiterentwickelt und neu entwickelt. Das Besondere der Arbeit liegt in der umfassenden Materialanalyse, die durch die Vielfalt der eingesetzten Messmethoden und deren Verknüpfung ermöglicht wird. Die hier vorgestellte Kombination von leistungsabhängiger (PDR) und zeitaufgelöster (TR) Photolumineszenz (PL) ermöglicht es, die effektive Lebensdauer in ihre Bestandteile, die nur dotier-, design- und materialabhängige effektive strahlende Lebensdauer und die materialqualitätsabhängige Shockley-Read-Hall-Lebensdauer, aufzuteilen. Die Defektlebensdauer von Minoritätsladungsträgern wurde exemplarisch an Zn-dotierten GaAs und GaInAs-Doppelheterostrukturen bestimmt. Bei dem realisierten Konzept der GaInP/GaAs/GaInAs/Ge Vierfachzelle hat die GaInAs-Teilzelle eine größere Gitterkonstante als das Germanium-Substrat. Diese Differenz in der Gitterkonstante wurde innerhalb eines optisch inaktiven metamorphen GaInAs-Puffers überwunden. Die Defektdichte an der Oberfläche des Puffers wurde mittels plan-view Kathodolumineszenz bestimmt. Die Verbindung zwischen der GaInAs- und der AlGaAs-Teilzelle wurde durch einen direkten Wafer-Bond realisiert. Hierzu wurden unterschiedliche Materialkombinationen und Dotierkonzentrationen untersucht. In der GaInP/AlGaAs//GaInAs/Ge Vierfachsolarzelle wurden der metamorphe Puffer, die GaInAs-Teilzelle und der Waferbond zusammengeführt. Der Wirkungsgrad der Solarzelle unter einfachem Sonnenlicht beträgt 34.3% (AM1.5g). Die Vierfachzelle wurde zum Einsatz in Konzentratormodulen optimiert. Unter 403fach konzentriertem Sonnenlicht (AM1.5d) wurde ein Wirkungsgrad von 41.3% erzielt.
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
Wasserverunreinigungen in Lithium-Ionen-Batterien. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2019. - 1 Online-Ressource (III, 94 Seiten, Seite V-XXXV)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2019
Lithium-Ionen Batterien (LIB) verwenden organische Elektrolyte, die auch bei hohen Spannungen von über 4 V stabil sind. Das Leitsalz, das für die meisten Elektrolyten genutzt wird, ist LiPF6. Dieses hat eine Reihe an positiven Eigenschaften, wie eine hohe Leitfähigkeit und chemische Stabilität, ist aber hydrolyseempfindlich. Die Hydrolyseprodukte können zu einer verringerten Batterieperformance und Zyklenstabilität sowie - im Falle einer Elektrolytleckage - zu Gesundheitsrisiken führen. Diese Arbeit untersucht deshalb, welche Materialien zu den Wasserverunreinigungen in einer LIB beitragen, wie die Wasserverunreinigungen mit LiPF6 reagieren und was die Effekte dieser Verunreinigungen auf das elektrochemische Verhalten der LIB sind. Das Trocknungsverhalten von Zellkomponenten wurde mittels Karl-Fischer Titration untersucht und zeigt, dass insbesondere das Anodenmaterial Graphit und der Glasfaserseparator eingehend getrocknet werden müssen, um einen Wassereintrag in die LIB zu minimieren. Unter den Kathodenmaterialien weist insbesondere LiFePO4 einen hohen Wassergehalt auf. Andere Zellkomponenten sind weniger hygroskopisch und können einfacher getrocknet werden, was bei der industriellen LIB Herstellung mit einer Kostenreduktion verbunden ist. Die Hydrolyse von LiPF6 wurde durch Ionenchromatographie im organischen Lösungsmittel EC/DEC (1:1 v/v) und in Wasser untersucht. Die Hydrolyseprodukte von LiPF6 in EC/DEC sind HF und HPO2F2. Um die komplexen Reaktionskinetiken zu untersuchen, wurde ein kinetisches Model erstellt, mit dem Vorhersagen über weniger hydrolyseempfindliche Elektrolyten möglich sind. Insbesondere zeigt sich, dass der Dissoziationsgrad eine große Rolle in der Hydrolyse von LiPF6 im spezifischen Lösungsmittel spielt, und ein höherer Dissoziationsgrad zu einer höheren Toleranz gegenüber Wasserverunreinigungen führt. Wasserverunreinigungen haben negative Effekte auf die Zyklenstabilität und führen zu einem erhöhten Ladungsübergangswiderstand, was auf eine veränderte SEI-Formierung und Zusammensetzung hindeutet. Die Erklärung wird auch durch die Erkenntnis gestützt, dass die coulombsche Effizienz im ersten Zyklus bei wasserkontaminierten Zellen niedriger ist. Diese Ergebnisse verdeutlichen, wie wichtig eine Limitierung und Kontrolle der Wasserkontamination in LIB für deren Langlebigkeit, Performance und Sicherheit ist.
https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2019000089
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
Poröse metallische Werkstoffe, insbesondere Aluminiumschäume : Herstellung, Eigenschaften, Potenziale und Forschungsansätze. - Ilmenau. - XII, 156 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Habilitationsschrift 2018
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
Implementierung und Parametrierung eines physikalischen Simulationsmodells einer Lithium-Ionen Zelle zur Analyse elektrochemisch-mechanischer Wechselwirkungen. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2018. - 1 Online-Ressource (VI, 117 Seiten, Seite VIII-XXIV)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2018
Die Interkalationsreaktion von Lithium (Li) in Li-Ionen Batterien ist häufig mit signifikanten Volumenänderungen der Aktivmaterialien verbunden. Zusätzlich kommt es über die Lebensdauer zu einer irreversiblen mechanischen Ausdehnung, die u.a. durch die Reaktion von Elektrolytkomponenten an der Elektrodenoberfläche hervorgerufen wird. Die Limitierung des mechanischen Bauraums in Batteriezellen und -systemen führt in Folge der Elektrodenausdehnung zu mechanische Spannungen, die nachgewiesener Weise die Zellalterung und damit die Eigenschaften des elektrochemischen Systems beeinflussen. Für eine fundamentale Beschreibung des mechanischen Einflusses sind grundlegende elektrochemische Methoden notwendig. Zur physikalischen Beschreibung dieser Effekte stellt diese Arbeit ein umfassendes Simulationsmodell vor. Die elektrochemischen Gleichungen basieren auf dem Modell nach Newman, welches um einen mechanischen und thermischen Ansatz ergänzt wurde. Die mechanische Erweiterung ermöglicht die Berechnung der Volumenänderung der Komponenten in Abhängigkeit der Li-Konzentration und der mechanischen Randbedingungen. Die mechanisch-elektrochemische Kopplung ist dadurch abgebildet, dass die herrschenden mechanischen Drücke die Porosität und somit die ionischen Transporteigenschaften der porösen Elektroden und des Separators beeinflussen. Die temperatur- und konzentrationsabhängige Parametrisierung des elektrochemisch-mechanischen Modells wird vollständig in dieser Arbeit durchgeführt. Die Bestimmung der Eigenschaften der verwendeten Aktivmaterialien erfolgt durch Anwendung spezieller Dreielektroden-Zellen, wodurch Anode und Kathode getrennt voneinander parametrisiert werden. Besonders dünne Elektrodenschichten minimieren dabei den Einfluss des Elektrolyten. Die physikalische Beziehung zwischen dem mechanischen Druck und der ionischen Leitfähigkeit der Komponenten konnte direkt gemessen und mittels Simulationsergebnissen bestätigt werden. Der physikalische Modellansatz verdeutlicht, dass eine mechanische Verspannung von Zellen die Entstehung von Li-Konzentrationsgradienten während der Ladung und Entladung verstärkt.
https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2018000407
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
Soft UV nanoimprint lithography : concept, development, and fabrication of nanostructures with tunable feature sizes at constant pitch. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2018. - 1 Online-Ressource (VIII, 120 Seiten, Seite CXXI-CXXXVII)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2018
Die vorliegende Dissertation beschäftigt sich mit der Weiterentwicklung der UV Nanoimprint-Lithographie (NIL) mit weichen Stempeln am Institut für Mikro- und Nanotechnologien (IMN) der Technischen Universität Ilmenau. Die Herstellung von periodischen Nanostrukturen mit einstellbaren Strukturgrößen auf großer Fläche und zu niedrigen Kosten sowie deren weiterführende Anwendungen werden untersucht. Allen hier vorgestellten Arbeiten liegt die UV-NIL mit weichen Stempeln bei Umgebungsatmosphäre zugrunde, bei welcher der eigentliche Abformvorgang von der Stempelmitte zum Rand fortschreitet (engl. center-to-edge). Die Vorteile von UV-NIL mit weichen Stempeln sind lange bekannt und haben eine hohe Aufmerksamkeit auf sich gezogen. Zweischichtige weiche Stempel mit einem weichen Polydimethylsiloxane (PDMS)-Träger und einer dünnen Strukturschicht, die aus unterschiedlichen und festeren Materialien bestehen kann, werden konfiguriert. Die zweischichtigen weichen Stempel wie PDMS/PDMS, PDMS/verdünntes PDMS, PDMS/X-PDMS, PDMS/vvsPDMS, PDMS/UV-PDMS, werden miteinander verglichen. Hohe Gleichmäßigkeit der Abformungen der PDMS/PDMS, PDMS/Toluen-verdünnten PDMS und PDMS/UV-PDMS Stempel wurden bei Umgebungsbedingungen für mindestens zwanzig aufeinanderfolgende Prozesse in Bezug auf die Wiederholbarkeit validiert. Basierend auf dem beschriebenen Abform-Regime, wird in dieser Arbeit eine Prozesskette zur Herstellung von Nanostrukturen mit einstellbaren Strukturgrößen und -formen (engl. NanoTuFe) realisiert. Eine Zwischenmaske mit positiven oder negativen Strukturen mit geneigten Seitenwänden wird eingeführt, um die Brücke zwischen ursprünglichem Master und den herzustellenden Strukturen zu schlagen. Unter Ausnutzung der geneigten Seitenwände der Strukturen auf der Zwischenschablone kann die Ätzmaske auf dem finalen Substrat durch Variation der Ätzdauer in sehr variable Dimensionen überführt werden. Zahlreiche NILMasken und -Substrate, die einstellbare Strukturgrößen verschiedener Layouts, Profile und Aspektverhältnisse aufweisen, wurden untersucht. - Es werden Neue NIL-Masken von kreisförmigen Nanosäulen mit Durchmessern von 150/200/250/350 nm und einem Aspektverhältnis unter 2 basierend auf einem Master mit 450 nm langen kreisförmigen Nanosäulen erzeugt. - Zusätzliche NIL-Masken mit quadratischen Nanokavitäten mit Strukturgrößen von 130/160/190/220 nm werden aus einem Master mit kreisförmigen Nanokavitäten von 350 nm Durchmesser hergestellt. - Durch die Einführung eines doppelschichtigen Lift-Off-Prozesses kann eine positive oder negative Abbildung der Strukturen erfolgen sowie die Layout- und Feature-Größe angepasst werden. NIL-Masken mit quadratischen Nanosäulen mit Abmessungen von 120/200/320 nm werden anhand eines Masters aus kreisförmigen Nanolöchern mit 350 nm Durchmesser demonstriert. Darüber hinaus können verschiedene Top-Down oder Bottom-Up Strukturierungstechniken in die NanoTuFe-Methode integriert werden. Die Vielseitigkeit von NanoTuFe zur Herstellung von Nanostrukturen mit großem Aspektverhältnis (Strukturgrößen von 70 nm bis 400 nm, Ätztiefe von 4-7 mm) für hoch emittierende Siliziumoberflächen in kreisförmigen und quadratischen Layouts wird demonstriert. Das Konzept der Verwendung von NIL auf gekrümmte Oberflächen (konvex-plane refraktive Linse) wurde ebenfalls bewiesen. Die Herstellung und Replikation von Nanostrukturen ist im Allgemeinen kostenintensiv, insbesondere für große Flächen und bei hoher Auflösung. Die NanoTuFe-Methode ermöglicht die schnelle Realisierung großflächiger Nanostrukturen mit einstellbaren Abmessungen und Formen (Kreise, Rechtecke, Säulen, Kegel, Pyramiden) bei potenziell geringen Kosten, was einer der wesentlichen Beiträge dieser Arbeit ist.
http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2018000239