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Erstellt: Mon, 25 Sep 2023 23:20:38 +0200 in 0.0502 sec

Tsierkezos, Nikos; Freiberger, Emma; Ritter, Uwe; Krischok, Stefan; Ullmann, Fabian; Köhler, Michael
Application of nitrogen-doped multi-walled carbon nanotubes decorated with gold nanoparticles in biosensing. - In: Journal of solid state electrochemistry, ISSN 1433-0768, Bd. 27 (2023), 10, S. 2645-2658

Novel films consisting of nitrogen-doped multi-walled carbon nanotubes (N-MWCNTs) were fabricated by means of chemical vapor deposition technique and decorated with gold nanoparticles (AuNPs) possessing diameter of 14.0 nm. Electron optical microscopy analysis reveals that decoration of N-MWCNTs with AuNPs does not have any influence on their bamboo-shaped configuration. The electrochemical response of fabricated composite films, further denoted as N-MWCNTs/AuNPs, towards oxidation of dopamine (DA) to dopamine-o-quinone (DAQ) in the presence of ascorbic acid (AA) and uric acid (UA) was probed in real pig serum by means of cyclic voltammetry (CV) and square wave voltammetry (SWV). The findings demonstrate that N-MWCNTs/AuNPs exhibit slightly greater electrochemical response and sensitivity towards DA/DAQ compared to unmodified N-MWCNTs. It is, consequently, obvious that AuNPs improve significantly the electrochemical response and detection ability of N-MWCNTs. The electrochemical response of N-MWCNTs/AuNPs towards DA/DAQ seems to be significantly greater compared to that of conventional electrodes, such as platinum and glassy carbon. The findings reveal that N-MWCNTs/AuNPs could serve as powerful analytical sensor enabling analysis of DA in real serum samples.
Mathew, Sobin; Abedin, Saadman; Kurtash, Vladislav; Lebedev, Sergei P.; Lebedev, Alexander A.; Hähnlein, Bernd; Stauffenberg, Jaqueline; Jacobs, Heiko O.; Pezoldt, Jörg
Evaluation of hysteresis response in achiral edges of graphene nanoribbons on semi-insulating SiC. - In: Materials science forum, ISSN 1662-9752, Bd. 1089 (2023), S. 15-22

Hysteresis response of epitaxially grown graphene nanoribbons devices on semi-insulating 4H-SiC in the armchair and zigzag directions is evaluated and studied. The influence of the orientation of fabrication and dimensions of graphene nanoribbons on the hysteresis effect reveals the metallic and semiconducting nature graphene nanoribbons. The hysteresis response of armchair based graphene nanoribbon side gate and top gated devices implies the influence of gate field electric strength and the contribution of surface traps, adsorbents, and initial defects on graphene as the primary sources of hysteresis. Additionally, passivation with AlOx and top gate modulation decreased the hysteresis and improved the current-voltage characteristics.
Mathew, Sobin; Reiprich, Johannes; Narasimha, Shilpashree; Abedin, Saadman; Kurtash, Vladislav; Thiele, Sebastian; Hähnlein, Bernd; Scheler, Theresa; Flock, Dominik; Jacobs, Heiko O.; Pezoldt, Jörg
Three-dimensional MoS2 nanosheet structures: CVD synthesis, characterization, and electrical properties. - In: Crystals, ISSN 2073-4352, Bd. 13 (2023), 3, 448, S. 1-14

The proposed study demonstrates a single-step CVD method for synthesizing three-dimensional vertical MoS2 nanosheets. The postulated synthesizing approach employs a temperature ramp with a continuous N2 gas flow during the deposition process. The distinctive signals of MoS2 were revealed via Raman spectroscopy study, and the substantial frequency difference in the characteristic signals supported the bulk nature of the synthesized material. Additionally, XRD measurements sustained the material’s crystallinity and its 2H-MoS2 nature. The FIB cross-sectional analysis provided information on the origin and evolution of the vertical MoS2 structures and their growth mechanisms. The strain energy produced by the compression between MoS2 islands is assumed to primarily drive the formation of vertical MoS2 nanosheets. In addition, vertical MoS2 structures that emerge from micro fissures (cracks) on individual MoS2 islands were observed and examined. For the evaluation of electrical properties, field-effect transistor structures were fabricated on the synthesized material employing standard semiconductor technology. The lateral back-gated field-effect transistors fabricated on the synthesized material showed an n-type behavior with field-effect mobility of 1.46 cm2 V^-1 s^-1 and an estimated carrier concentration of 4.5 × 10^12 cm^-2. Furthermore, the effects of a back-gate voltage bias and channel dimensions on the hysteresis effect of FET devices were investigated and quantified.
Hähnlein, Bernd; Honig, Hauke; Schaaf, Peter; Krischok, Stefan; Tonisch, Katja
Effect of poly-crystallinity on the magnetoelectric behavior of TiN/AlN/Ni MEMS cantilevers investigated by finite element methods. - In: Physica status solidi, ISSN 1862-6319, Bd. 220 (2023), 16, 2200839, S. 1-6

Herein, magnetoelectric microelectromechanical system (MEMS) cantilevers are investigated on basis of a TiN/AlN/Ni laminate derived from experimental sensors using finite-element simulations. With the anisotropic ΔE effect as an implication of the magnetocrystalline anisotropy, the lateral sensitivity of the sensor is studied for different nickel layer thicknesses and boundary conditions. It is found that above 60% of the cantilever length, the nickel is effectively not contributing to the sensor sensitivity anymore which is supported by the investigation of sensors with partial nickel coverage. The boundary condition of the magnetostrictive layer is found to affect the sensitivity of thick layers while it is negligible for thinning layers. Further investigations on basis of polycrystalline untextured nickel with slightly preferred orientations reveal a stronger effect on thin layers than on thicker ones. It is found to arise from relatively large crystals in the high-sensitivity region near the clamping of the sensor. For thicker polycrystalline layers, the ΔE effect reproduces a characteristic based mainly on the (110) and (111) orientations while the (100) orientation appears to be underrepresented.
Link, Steffen; Dimitrova, Anna; Krischok, Stefan; Ivanov, Svetlozar
Electrochemical deposition of silicon in organic electrolytes. - In: Reference module in chemistry, molecular sciences and chemical engineering, (2023)

Electrodeposition is a versatile instrumental technique, already applied in many industrial fields. However, the deposition of silicon and other reactive elements is still challenging and requires further research and improvement. Accomplishing an efficient electrodeposition of silicon at room temperature is very attractive due to the high number of manufacturing technologies that would benefit from this approach. This work provides an overview of the electrochemical approaches for silicon deposition performed in organic electrolytes. The main factors that impact this process are individually discussed and exemplified with appropriately updated literature sources. Furthermore, the previously available research on characterization of electrodeposited silicon containing layers is provided. These studies are presented in the context of better understanding the structure, composition, and functional properties of the deposited silicon material, which may attract the attention of young academic scientists and process engineers.
Kurtash, Vladislav; Mathew, Sobin; Thiele, Sebastian; Scheler, Theresa; Reiprich, Johannes; Hähnlein, Bernd; Stauffenberg, Jaqueline; Manske, Eberhard; Narasimha, Shilpashree; Abedin, Saadman; Jacobs, Heiko O.; Pezoldt, Jörg
Hysteresis associated with intrinsic-oxide traps in gate-tunable tetrahedral CVD-MoS2 memristor. - In: IEEE 22nd International Conference on Nanotechnology (NANO), (2022), S. 527-530

We introduce back gated memristor based on CVD-grown 30-40 nm thick MoS2 channel. The device demonstrates bipolar behaviour and the measurements are consistent with the simulations performed within the intrinsic-oxide traps model. This confirms the theory that the source of hysteresis in thin-film MoS2 memristors is charge trapping on MoS2/SiO2 interface and the grain boundaries. The impact of back gate voltage bias, voltage sweep range and channel area on memristive effect was studied and quantified using hysteresis area. Hysteresis in bipolar memristors can be tuned by back gate voltage, which makes these devices promising for neuromorphic computing.
Mathew, Sobin; Narasimha, Shilpashree; Reiprich, Johannes; Scheler, Theresa; Hähnlein, Bernd; Thiele, Sebastian; Stauffenberg, Jaqueline; Kurtash, Vladislav; Abedin, Saadman; Manske, Eberhard; Jacobs, Heiko O.; Pezoldt, Jörg
Formation and characterization of three-dimensional tetrahedral MoS2 thin films by chemical vapor deposition. - In: Crystal growth & design, ISSN 1528-7505, Bd. 22 (2022), 9, S. 5229-5238

A method to synthesize the three-dimensional arrangement of bulk tetrahedral MoS2 thin films by solid source chemical vapor deposition of MoO3 and S is presented. The developed synthesizing recipe uses a temperature ramping with a constant N2 gas flow in the deposition process to grow tetrahedral MoS2 thin film layers. The study analyses the time-dependent growth morphologies, and the results are combined and presented in a growth model. A combination of optical, electron, atomic force microscopy, Raman spectroscopy, and X-ray diffraction are used to study the morphological and structural features of the tetrahedral MoS2 thin layers. The grown MoS2 is c-axis oriented 2H-MoS2. Additionally, the synthesized material is further used to fabricate back-gated field-effect transistors (FETs). The fabricated FET devices on the tetrahedral MoS2 show on/off current ratios of 10^6 and mobility up to ∼56 cm^2 V^-1 s^-1 with an estimated carrier concentration of 4 × 10^16 cm-3 for VGS = 0 V.
Lauer, Kevin; Peh, Katharina; Schulze, Dirk; Ortlepp, Thomas; Runge, Erich; Krischok, Stefan
The ASi-Sii defect model of light-induced degradation (LID) in silicon: a discussion and review. - In: Physica status solidi, ISSN 1862-6319, Bd. 219 (2022), 19, 2200099, S. 1-10

The ASi-Sii defect model as one possible explanation for light-induced degradation (LID) in typically boron-doped silicon solar cells, detectors, and related systems is discussed and reviewed. Starting from the basic experiments which led to the ASi-Sii defect model, the ASi-Sii defect model (A: boron, or indium) is explained and contrasted to the assumption of a fast-diffusing so-called “boron interstitial.” An LID cycle of illumination and annealing is discussed within the conceptual frame of the ASi-Sii defect model. The dependence of the LID defect density on the interstitial oxygen concentration is explained within the ASi-Sii defect picture. By comparison of electron paramagnetic resonance data and minority carrier lifetime data related to the assumed fast diffusion of the “boron interstitial” and the annihilation of the fast LID component, respectively, the characteristic EPR signal Si-G28 in boron-doped silicon is related to a specific ASi-Sii defect state. Several other LID-related experiments are found to be consistent with an interpretation by an ASi-Sii defect.
Hähnlein, Bernd; Kellner, Maria; Krey, Maximilian; Nikpourian, Alireza; Pezoldt, Jörg; Michael, Steffen; Töpfer, Hannes; Krischok, Stefan; Tonisch, Katja
The angle dependent ΔE effect in TiN/AlN/Ni micro cantilevers. - In: Sensors and actuators, ISSN 1873-3069, Bd. 345 (2022), 113784

In this work, magnetoelectric MEMS sensors based on a TiN/AlN/Ni laminate are investigated for the first time in regards of the anisotropic elastic properties when using hard magnetic Nickel as magnetostrictive layer. The implications of crystalline, uniaxial and shape anisotropy are analysed arising from the anisotropic ΔE effect in differently oriented cantilevers with 25 µm length and 15˚ spacing. The ΔE effect is derived analytically to consider the angular dependency of the different anisotropies within the sensors. In the measured frequency spectra complex profiles are observable consisting of contributions from neighbouring structures which are connected by a common electrode. The crosstalk effect is strongly depending on the cantilever orientation and reflects the anisotropic mechanical properties of the material stack. The intensity of the crosstalk effect is increasing for shortened cantilevers and narrowing distance between structures. The ΔE effect is investigated based on cantilevers of different angular spacing and of a single cantilever that is rotated in the magnetic field. The derived peak sensitivities are reaching values of 1.15 and 1.31T-1. The angular dependency of the sensitivity is found to be approximately constant for differently oriented cantilevers. In contrast, for a singly rotated cantilever an angular dependency of the 4th order is observed.
Lauer, Kevin; Peh, Katharina; Krischok, Stefan; Reiß, Stephanie; Hiller, Erik; Ortlepp, Thomas
Development of low-gain avalanche detectors in the frame of the acceptor removal phenomenon. - In: Physica status solidi, ISSN 1862-6319, Bd. 219 (2022), 17, 2200177, S. 1-7

Low-gain avalanche detectors (LGAD) suffer from an acceptor removal phenomenon due to irradiation. This acceptor removal phenomenon is investigated in boron, gallium, and indium implanted samples by 4-point-probe (4pp) measurements, low-temperature photoluminescence spectroscopy (LTPL), and secondary ion mass spectrometry (SIMS) before and after irradiation with electrons and protons. Different co-implantation species are evaluated with respect to their ability to reduce the acceptor removal phenomenon. In case of boron, the beneficial effect is found to be most pronounced for the low-dose fluorine and high-dose nitrogen co-implantation. In case of gallium, the low-dose implantations of carbon and oxygen are found to be beneficial. For indium, the different co-implantation species have no beneficial effect. SIMS boron concentration depth profiles measured before and after irradiation show no indication of a fast movement of boron at room temperature. Hence, the discussed BSi-Sii-defect explanation approach of the acceptor removal phenomenon seems to be more likely than the other discussed Bi-Oi-defect explanation approach.


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Erstellt: Mon, 25 Sep 2023 23:20:45 +0200 in 0.0632 sec

Gieß, Aaron;
Plasmagestützte Molekularstrahlepitaxie von hexagonalem ScGaN auf (0001) 6H-SiC. - Ilmenau. - 54 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2023

Gruppe III-Nitride bieten aufgrund ihrer Materialeigenschaften eine Vielzahl an Anwendungsmöglichkeiten für optische Bauteile und Sensoren. Unter Ihnen haben auch Scandium enthaltende ternäre Verbindungshalbleiter das Interesse der Grundlagenforschung geweckt. In dieser Arbeit wurde das Wachstum von Scandiumgalliumnitrid (ScGaN) auf Si-face 6H-Siliziumcarbid (SiC) mithilfe plasmagestützter Molekularstrahlepitaxie (PAMBE), in einem Ultrahochvakuum-System, etabliert. In Vorbereitung auf das Wachstum wurden die Kontaminationen des SiC-Substrats durch einen HF-Dip und einen Gallium-Anneal entfernt. Die Implementierung von Scandium in das etablierte GaN-Wachstum geht mit einigen Herausforderungen einher: (i) ScN neigt zu kubischem Wachstum und (ii) Gallium tendiert zur Ausbildung von flüssigen Tropfen, bei einem zu niedrigen Angebot von Stickstoff. Das Ziel war es geeignete Wachstumsparameter für das Wachstum von hexagonalen ScGaN zu finden. Hierfür wurden Scandium- und Galliumfluss systematisch variiert. Das Wachstum wurde in situ mithilfe von Beugung hochenergetischer Elektronen bei Reflexion (RHEED) untersucht. Weitere Untersuchungen mit Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS), Rasterelektronenmikroskopie (SEM) und Ultraviolettphotoelektronenspektroskopie (UPS) gaben Aufschluss auf die Stöchiometrie, Topografie und Valenzbandstruktur der Schichten. Diese Arbeit ist die Grundlage für folgende Untersuchungen an den elektronischen Eigenschaften von epitaktisch gewachsenen ScGaN-Schichten und deren Wechselwirkungen mit Gasmolekülen.

Bratek, Dominik;
Investigation of properties of the P-line with respect to the ASiSii-defect. - Ilmenau : Universitätsbibliothek. - 64 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2023

Eines der größten Probleme für dotiertes Silizium, zur Verwendung in Solarzellen, ist der sogenannte Effekt der lichtinduzierten Degradation. Diese Degradation ist von besonderer Bedeutung, da sie die absolute Effizienz einer Solarzelle um bis zu 2% verringern kann. Obwohl dieser Umstand bereits seit vier Jahrzehnten bekannt ist, gibt es weiterhin einen wissenschaftlichen Diskurs über die tatsächliche Defektstruktur für Bor, Indium und Gallium dotiertes Silizium. Verschiedene Modelle wurden vorgeschlagen, wie der Bor-Sauerstoff Defekt oder der ASiSii-Defekt. Weiterhin wurde gezeigt, dass eine Photolumineszenzlinie, die sogenannte P-Linie, eine Korrelation zu angewandter Beleuchtung oder Temperierung zeigt. Diese Arbeit widmet sich daher ausführlicher dieser Korrelation. Zusätzlich kann das ASiSii-Defektmodell weiter präzisiert werden, indem eine Energiebarriere, aus den Messungen berechnet, auf das Modell angewendet werden kann.
Evaluation von TiN/(Sc)AlN-Schichtstapeln für die Anwendung in magnetoelektrischen MEMS. - Ilmenau. - 39 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2023

Die Eignung von ScAlN zur Herstellung der piezoelektrischen Schicht in magnetoelektrischen MEMS wurde im Rahmen des Projekts ultrasensitive Magnetfeldsensorik mit resonanten magnetoelektrischen MEMS bereits nachgewiesen. Für die Realisierung dieses Sensors zur Messung kleinster Magnetfelder bei Raumtemperatur ist es notwendig, die piezoelektrische Schicht mit einer Rückelektrode zu kontaktieren. TiN erscheint aufgrund seiner metallischen Leitfähigkeit bei hoher mechanischer Stabilität geeignet. Dennoch gilt es zur Evaluation von TiN/ScAlN Schichtstapeln für die Awendung in magnetoelektrischen MEMS weitere Untersuchungen durchzuführen. Zum Erhalt der piezoelektrischen Eigenschaften von ScAlN ist hexagonales c Achsen orientiertes Wachstum desselben auf der TiN Schicht nachzuweisen. Den Einfluss der Verspannung letzterer gilt es auch in Bezug auf Depositionsparameter des PVD Clusters CS400 ES der Firma VON ARDENNE zu untersuchen. Abschließend erfolgt die Prüfung der Strukturierbarkeit der TiN Schicht mittels trockenchemischer Ätzverfahren in der ICP Chlor Multiplex der Firma STS. Prozesskontrollen erfolgen mittels Auflichtmikroskops, REM und XRD. Aufbauend auf (111) Si Wafern werden in einer ersten Serie die Schichtstapel Ti/TiN und Ti/TiN/ScAlN produziert. Hexagonales c Achsen orientiertes Wachstum von ScAlN auf TiN wird nachgewiesen. Der an den Ti/TiN Schichtstapeln variierte Target Substrat Abstand im Depositionsprozess führt zu Änderungen in der Schichtverspannung σ. Röntgenografische Untersuchungen im D8 Discover der Firma BRUKER zeigen dagegen nur geringe Veränderungen der kristallinen Qualität. Um die Druckverspannung von TiN zu minimieren, ist eine möglichst geringe Tischhöhe zu wählen. In einer zweiten Versuchsserie werden auf gleichem Substrat Pt/Ti/TiN/ScxAl1 xN Schichtfolgen hergestellt, wobei TiN unverspannt ist. Anstelle des AlSc Legierungstargets werden Reinstofftargets im Co Sputterverfahren eingesetzt. Im Vergleich beider Serien zeigt sich für Serie 2 die gewollte leichte Zugverspannung der ScAlN Schicht. Die FWHM vergrößert sich stark, was für eine schlechtere kristalline Qualität spricht. Zum Test der Strukturierbarkeit von TiN werden ausgewählte Proben lithografisch mit Teststrukturen maskiert. Die für die trockenchemischen Ätzversuche mit dem Fotoresist AZ5214E prozessierten Proben weisen nicht entfernbare Partikel auf. Es erfolgt die Wiederholung mit dem Lack AZ1518, bei dem derartige Defekte durch gezielte Überbelichtung vermieden werden. Im Tiefätzversuch zeigen sich Haftprobleme der Ni Schicht auf TiN. Im Versuch zum Freistellen der Teststruktur vom Si Substrat mittels F basierten Plasmas wird die TiN Schicht fast vollständig entfernt. Aufgrund der Alternativlosigkeit von F Atomen in diesem Prozess und nicht ausreichender Widerstandsfähigkeit von TiN ist dieses als nicht geeignet für die Anwendung in magnetoelektrischen MEMS zu bewerten.

Untersuchungen zur Schichtdickenhomogenität einer Magnetron-Doppelringquelle. - Ilmenau. - 79 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2023

Ziel der Arbeit sind Simulationsrechnungen zur bewussten Homogenitätssteigerung abgeschiedener (Oxid-)Schichten beim Magnetron-Sputtern mittels Substratrotation (und Blenden). Doppelringmagnetronquellen können durch unterschiedliche Leistungen und/oder Magnetstellungen der beiden Targetbereiche bzgl. ihrer Flächenhomogenität eingestellt werden. Eine Verbesserung ist möglich, wenn die zu beschichtenden Substrate planetenartig bewegt werden und/oder geeignete Formblenden benutzt werden. Ausgehend von selbst durchgeführten Homogenitätsmessungen wird durch eine zu programmierende Simulation das Quellenverhalten abgebildet (dabei wird LabVIEW als graphische Programmierumgebung genutzt). Im Ergebnis der Simulationen lassen sich für verschiedene Homogenitätsanforderungen (0.05 bis 0.5% laterale Dickenfehler für Substrate mit Durchmessern im Bereich 50-75mm) unterschiedliche Lagen der Drehzentren und Rotationsverhältnisse finden. Es zeigt sich eine gute Übereinstimmung von Theorie und Experiment.

Katzer, Simeon;
Simulation magnetoelektrischer Sensoren. - Ilmenau. - 72 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2023

Magnetoelektrische Sensoren sind eine vielversprechende Anwendung zur Messung kleinster Magnetfelder. In dieser Masterarbeit wurden Modelle zur FEM-Simulation magnetoelektrischer und ΔE-Effekt Sensoren entwickelt. Als Materialsystem wurden Titanitrid, Aluminiumnitrid und Nickel untersucht. Mithilfe der Modelle konnten vorhandene Messdaten sehr gut nachgebildet werden und anhand von Parameterstudien wurden Designregeln für die Optimierung der geometrischen Abmessungen einer Sensorstruktur ermittelt. Daraus folgte für einen Cantilever ein magnetoelektrischer Koeffizient von 223,4 V/(cm*Oe). Für eine beidseitig eingespannte Balkenstruktur lag der Wert bei 89,2 V/(cm*Oe). Für die Verwendung des Materialsystem als ΔE-Effekt Sensor konnte eine Sensitivität von 3 T^(-1) ermittelt werden.

Flötotto, Aaron;
Tieftemperaturphotolumineszenzspektroskopie (TTPL) und Dichtefunktionaltheorie (DFT) zur weiteren Analyse des ASi-Sii-Defekts. - Ilmenau : Universitätsbibliothek. - 1 Online-Ressource (v, 55 Seiten)
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2022

Lichtinduzierte Degradation kann die Effizienz von Bauelementen aus Bor- oder Indium-dotiertem Czochralski-Silizium wie beispielsweise Solarzellen oder Strahlungsdetektoren um mehr als 1 %abs verringern. Obwohl diese lichtinduzierte Degradation seit etwa 4 Jahrzehnten bekannt ist, gibt es weiterhin einen wissenschaftlichen Diskurs über die Struktur des zugrundeliegenden Kristall-Defekts. Verschiedene Defekt-Modelle wurden vorgeschlagen, um diesen Effekt zu erklären - der ASi-Sii-Defekt ist eines davon. In dieser Arbeit wird lichtinduzierte Degradation von Bor-dotiertem Silizium mithilfe von Tieftemperaturphotolumineszenzspektroskopie untersucht. Um die Konzentration substitutioneller Bor-Defekte zu messen, wird eine Methode zur Bestimmung der Probentemperatur aus Modellierungen der gemessenen Spektren angewandt und eine geeignete Kalibrierfunktion bestimmt. Es wird keine zusätzliche Lumineszenzlinie mit Verbindung zur lichtinduzierten Degradation beobachtet. Des weiteren verändert sich die Konzentration substitutioneller Bor-Defekte nicht durch Beleuchten oder Ausheilen der Probe. Daher können keine neuen Defekte mit Bor-Beteiligung während der lichtinduzierten Degradation entstehen. Stattdessen wird nun angenommen, dass während der Degradation bestehende Defekte aktiviert werden. Um diese Aktivierung im Rahmen des ASi-Sii-Modells zu untersuchen, wurden ab-initio Rechnungen der Energielandschaft des Defekts durchgeführt. Mithilfe der Dichtefunktionaltheorie wurden metastabile Konfigurationen einatomiger Bor- und Indium-Defekte in Silizium gefunden. Mit beiden Akzeptor-Spezies ist der ASi-Sii-Defekt der Grundzustand. Für den Bor-Silizium-Defekt wurde außerdem die Ladungsabhängigkeit der Defektenergie sowie die Energielandschaft von Übergängen zwischen den metastabilen, neutralen Defektkonfigurationen untersucht.
Aufbau eines in-situ Ellipsometers für PEC-Experimente. - Ilmenau. - 60 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2022

In-situ spektroskopische Ellipsometrie ist in letzter Zeit sehr beliebt und weit verbreitet. In dieser Arbeit wurde sie angewandt, um optische Konstanten und Dünnschichtdicken von SiO2 auf Si unter verschiedenen Atmosphären (Argon, trockene Luft) und Temperaturen zu ermitteln. Zum Vergleich wurden drei temperaturabhängige Experimente durchgeführt, und zwar in einem Aufbau mit der so genannten Heat cell unter Trockenluftatmosphäre von 50℃ bis 300℃, in der Heat cell unter Argonatmosphäre von 50℃ bis 300℃ und in einem Aufbau mit der so genannten Instec cell unter Trockenluft von -50℃ bis 250℃. Die ellipsometrischen Parameter werden zwischen 1,5eV und 5eV gemessen und der Einfallswinkel beträgt 70⁰. Das Cauchy Modell wird zur Anpassung der Daten mit der kommerziellen Software WVASE32® verwendet. Wir haben Veränderungen des Brechungsindex und der Dicke der SiO2-Schicht unter verschiedenen Bedingungen festgestellt, nämlich eine Zunahme unter Argon und trockener Luft in der Heat cell und eine Abnahme unter trockener Luft in der Instec cell. Wir vermuten, dass diese Veränderungen auf Oxidation bzw. Materialabtrag zurückzuführen sind.

Charakterisierung von GaP durch spektrale Standard- und Pump-Probe-Ellipsometrie. - Ilmenau. - 58 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2022

In dieser Masterarbeit soll eine herkömmlich hergestellte Galliumphosphid- (GaP) Probe durch spektrale Standard- und zeitaufgelöste Pump-Probe Ellipsometrie charakterisiert werden. Bei GaP handelt es sich um ein Halbleitermaterial. Es sollen dessen elektronische Eigenschaften vor dem Hintergrund untersucht werden, dass GaP für die solare Wasserspaltung in einer photoelektrochemischen Zelle (PEC) eingesetzt werden soll. Die Bedingungen für die Entwicklung einer PEC werden in dieser Arbeit kurz erläutert. Durch die Erstellung eines entsprechenden Modells bestehend aus Oszillatoren können die ellipsometrischen Messungen ausgewertet und die dielektrische Funktion (DF) der Probe bestimmt werden. Für die zeitaufgelöste Messung wird die DF für jeden einzelnen Zeitschritt bestimmt und in den einzelnen Oszillatoren des Modells werden Änderungen der DF aufgrund von Absorptionsprozessen bei bestimmten Energien deutlich. Besonderes Augenmerk wird in dieser Arbeit darauf gelegt, diese Absorptionsprozesse Übergängen und Prozessen in der Bandstruktur von GaP zuzuordnen. Dafür werden die Oszillatorverläufe mit durch DFT berechneten Übergangswahrscheinlichkeiten und Energien der Bandstruktur von GaP verglichen. Für die spektrale Standard-Ellipsometriemessung wurde ein WVASE32 Ellipsometer verwendet. Die zeitaufgelösten Pump-Probe Ellipsometriemessungen wurden mit einem umfangreicheren Messaufbau durchgeführt, der in der Arbeit näher erläutert wird.

Seyfarth, Jakob;
Modellierung des Absorptionspektrums eines Dünnschichtstapelsystems. - Ilmenau. - 54 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2022

In der Bachelorarbeit wird das optische Verhalten und im speziellen das Absorptionspektrums eines Dünnschichtstapelsystems untersucht und modelliert. Hierfür wurden zu Beginn vorliegende Messungen und Eigenschaften sowie Literaturwerte verwendet. Die mit Transfermatrizen aufgestellte Simulation des optischen Verhalten mit diesen Werten wurde für eine qualitative Betrachtung verwendet. Die Abhängigkeit einzelner Parameter wurde somit erkenntlich und wichtige Schichteigenschaften wurden anschließend mittels Ellipsometrie gemessen. Anschließend fand eine Einbeziehung dieser Messwerte und eine Betrachtung der Ergebnisse statt.

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

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