Magnetische Charakterisierung dünner Keilschichten mittels frequenzaufgelöstem magnetooptischen Kerr-Effekt. - 50 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014
Im Rahmen dieser Arbeit wurden erstmalig ein Probensystem aus zwei ferromagnetischen Fe3Si Schichten und einer keilförmigen Magnesiumoxid (MgO) Zwischenschicht, mittels der Kombination von ferromagnetischer Resonanz (FMR) und magnetooptischer Detektion mit Hilfe des Kerr-Effekts (MOKE), am FR-MOKE Aufbau untersucht. An verschiedenen Stellen der Probe wurden frequenzabhängige Messungen durchgeführt, um daraus Rückschlüsse auf die magnetischen Eigenschaften des Materials zu ziehen. Durch den Vergleich mit Literaturwerten konnte gezeigt werden, dass mithilfe dieser Messmethode durchaus zuverlässige Messungen durchgeführt werden können. Anhand der aufgenommen Spektren wurde der Gradient in der Probe nachgewiesen, sowie die Abhängigkeit der Interlagenaustauschkopplung von der Zwischenschichtdicke verdeutlicht.
Grundsatzuntersuchung zur Auswirkung der Temperaturmessung auf die Leistungsverteilung von Photovoltaik-Modulen. - 95 S. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2014
Der aktuelle und zukünftige Bedarf und die Preisentwicklung von elektrischer Energie zwingen die Menschheit über alternative Energieversorgungskonzepte nachzudenken. Die Unternehmen dieser Branchen stehen aufgrund der Entwicklung mehr denn je im Wettbewerb. Um in Zukunft für den Verbraucher attraktiv zu bleiben ist es äußerst wichtig, möglichst kostengünstig und effizient qualitative Photovoltaikmodule herzustellen. Aus diesem Grund beschäftigt sich diese Masterarbeit mit dem Einfluss der Temperatur auf die Leistungsmessung von Photovoltaikmodulen. Zunächst wir der Einfluss der Temperatur auf die Module bestimmt. Auf Grundlage dieser Messungen werden die Temperaturunterschiede innerhalb des Moduls gemessen und deren Einfluss auf die Leistung ermittelt. Anhand der Ergebnisse werden Lösungsvorschläge zur Verbesserung des Messvorgangs beschrieben. Aus Basis dieser wird der wirtschaftlichste Vorschlag umgesetzt und dessen Ergebnisse dargestellt.
Ultrafast second harmonic generation imaging of disperse red 1 doped in a polymer thin film. - 79 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Masterarbeit, 2014
In einen Polymerfilm dotierte Disperse Red 1 Moleküle wurden bezüglich der Dynamik ihrer lichtinduzierten Isomerisation in einer Polymermatrix untersucht. Für die Untersuchungen wurde die neue Technik "Ultraschnelles Frequenzverdopplungsimaging" entwickelt und zur Messung der Proben verwendet. Anhand der Messergebnisse sollte festgestellt werden, ob die Dynamik lichtinduzierter Isomerisation der Disperse Red 1 Moleküle in einem Polymerfilm mit Hilfe von zeitaufgelöstem Frequenzverdopplungsimaging gemessen werden kann. Der Bericht stellt die theoretischen Grundlagen des verwendeten Materials und des Messsystems vor und präsentiert die Beschreibung des Messaufbaus, seine Charakterisierung und die Probenherstellung sowie die entwickelte Messprozedur. Die Ergebnisse und deren Diskussion vervollständigen die Masterarbeit.
Erprobung und Charakterisierung selektiv gefüllter photonischer Kristallfasern zur Anwendung in der faserverstärkten Raman-Spektroskopie. - 38 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014
Die Raman-Spektroskopie ist eine wichtige Methode zur Analyse von Biomolekülen. Diese Arbeit soll die Eignung einer photonischen Hohlkernfaser zur Verstärkung des Raman-Signals einer Flüssigkeit zeigen. Grundlage dafür ist die Leitung des Lichtes in der Flüssigkeit durch modifizierte innere Totalreflexion. Infolgedessen steigt die Anzahl der mit dem elektromagnetischen Feld wechselwirkenden Teilchen und damit die Raman-Intensität. Durch eine numerische Simulation konnten die wesentlichen Lichtleitungseigenschaften der Faser theoretisch vorhergesagt werden. Im Experiment wurde zuerst wurde die Mikrostruktur der Faser mit einem Fusion-Splicer verschlossen um den Kern anschließend selektiv mit Flüssigkeit zu befüllen. Die so präparierte Faser zeigt Transmission von 400-850nm. Anschließend wurde die Faser mit Ethanol befüllt und das Raman-Signal aus dem Faserkern für verschiedene Anregungswellenlängen aufgenommen. Der Vergleich mit einer Küvettenmessung zeigt eine Verstärkung des Raman-Signals um das maximal zwölffache. Diese Methode ermöglicht die Detektion niedriger Konzentrationen in geringen Probenmengen und kann in Biomedizin, Pharmazie oder Umweltanalytik angewendet werden.
Potentialinduizerte Degradation von Polymersolarzellen. - 41 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014
Solarzellen auf Basis polymerer Verbindungen sind ein noch vergleichsweise junges Forschungsgebiet in der Photovoltaik. Durch kostengünstige Produktion und die Möglichkeit flexibler oder semitransparenter Zellen haben sie eine vielversprechende Zukunft in verschiedensten Anwendungsbereichen. Eine Hürde auf dem Weg zum Einsatz von Polymersolarzellen ist jedoch neben der Verbesserung von Effizienzen noch die Stabilität der Zellen. In dieser Arbeit wurden Polymersolarzellen deshalb hinsichtlich des Einflusses vorübergehend anliegender Potentiale auf die Stabilität der Zellen untersucht. Hierzu wurden die Solarzellen in einem Messaufbau unter ständiger Beleuchtung belastet und in konstanten Zeitabständen in drei unterschiedlichen Spannungsbereichen vermessen. Ein mathematisches Modell zur Beschreibung des zeitlichen Verlaufs der Degradation wurde herausgearbeitet, um eine möglichst genaue Information über die Stabilität der Zellen zur erhalten. Es konnte gezeigt werden, dass die Spannung die Degradation beeinflusst, jedoch nicht direkt ausschlaggebend für die Beeinträchtigung der Stabilität ist. Dahingegen kann ein erhöhter Stromfluss durch die Zellen, wie er bei angelegten Spannungen in Vorwärtsrichtung auftritt, eine Beschleunigung der Degradation herbeiführen.
Ausheilen von Bor-Implantationen mit geringem thermischen Budget. - 57 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014
In dieser Arbeit wird das Ausheilen von Bor-Defekten in Bezug auf Silicium-Solarzellen untersucht. Die Defekte entstehen bei der Ionen-Implantation. Eine wesentliche Defektklasse nennt sich Boron Interstitial Cluster. Diese können nach der Bor-Implantation während des thermischen Ausheilschrittes entstehen, sind elektrisch inaktiv und mindern die Lebensdauern der Ladungsträger deutlich. Hocheffiziente Solarzellen benötigen jedoch lange Ladungsträgerlebensdauern. Diese Arbeit eantwortet die Fragen, (a) wo die Defekte lokalisiert sind und (b) ob die Entstehung der Defekte verhindert werden kann. Dazu werden zwei Ansätze verfolgt: (i) Implantationen mit geringer Energie und Rückätzen der defektreichen Gebiete; (ii) Implantation mit variabler Energie zur Verhinderung der Defektbildung. Die Defekte sind unter geeigneten Bedingungen nah an der Oberfläche lokalisiert und lassen sich kontrolliert entfernen. Die ückgeätzten Dotierprofile eignen sich als Solarzellen-Emitter. Bor-Implantationen mit variabler Energie (niedrige Konzentration des Dotierstoffs) können die Entstehung der Boron Interstitial Cluster vermutlich verhindern, dennoch wird die Kristallstruktur von Silicium stark geschädigt. Die erhaltenen Dotierprofile eignen sich daher nicht als Solarzellen-Emitter.
Charakterisierung der lateralen Dotierstoffkonzentration in Siliziumgermanium Bipolartransistoren mit Scanning Capacitance Microscope. - 116 S. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2014
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Charakterisierung der lateralen Dotierstoffkonzentration in Siliziumgermanium Bipolartransistoren unter Zuhilfenahme der Rasterkapazitätsmikroskopie. Es soll hierbei gezeigt werden, dass diese Analysemethode dazu beitragen kann, neue Technologien in der Mikroelektronik besser zu verstehen, sodass letztendlich mehr Informationen für deren Optimierung bereitstehen. Dabei werden zunächst die physikalischen Grundlagen und die Konzepte zur Beschreibung der Leitungsmechanismen in Halbleiterbauelementen erarbeitet. Dies umfasst neben der Dotierung und der Ladungsträgerkonzentration auch den Ladungsträgertransport in Halbleitermaterialen. Die technologisch aufwendige Herstellung von Bipolartransistoren in integrierten Schaltungen wird ebenso behandelt, wie die Funktionsweise und die Einsatzmöglichkeit im kommerziellen Umfeld. Vor der eigentlichen Durchführung der Messung wird das komplexe Messprinzip, deren Aufbau, sowie die Einflussgrößen in Zusammenhang mit der Probenpräparation eingehend untersucht. Weiterführend wird mithilfe der Rasterkapazitätsmessung die Struktureigenschaft der Bipolartransistoren mit Siliziumgermanium Technologie analysiert und die Dotierstoffkonzentration charakterisiert. Anhand der vorliegenden Erkenntnisse erfolgt eine Konstruktionsanlayse zu diesen mikroelektronischen Bauteilen. Alle Messungen zur Thematik der Masterarbeit wurden bei der Texas Instruments Deutschland GmbH in Freising angefertigt.
Vermessung der Lebensdauer von Minoritätsladungsträger an Solarzellenstrukturen mittels zeit- und ortsaufgelöster Photolumineszenz. - 55 S. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2014
Photolumineszenz-Messungen erlauben die Bewertung der optoelektronischen Eigenschaften unterschiedlicher Halbleiter, die in Solarzellen Verwendung finden. Insbesondere eignet sich die Methode der zeitaufgelösten Photolumineszenz (engl. Time-Resolved Photoluminescence TRPL), um die Minoritätsladungsträger-Lebensdauern von unter anderen III-V Verbindungshalbleitern zu bestimmen und somit die Rekombinationseigenschaften zu evaluieren. In dieser Arbeit wurde der TRPL Messplatz entscheidend verbessert, um nicht nur die ortsaufgelöste Vermessung von planaren Solarzellstrukturen, sondern auch Ladungsträger-Lebensdauern in Nanodrähten für die Photovoltaik zu untersuchen. Dazu wurde die Ortsauflösung der Apparatur bis nahe an das Beugungslimit verbessert und eine Zeitauflösung im ps Bereich erreicht. Der modifizierte Aufbau ermöglicht die Untersuchung der Rekombinationseigenschaften an unterschiedlich präparierten Nanodrahtstrukturen mit geringen Ladungsträger-Lebensdauern.
Atomare Fehlstellen in Graphen auf Iridium(111). - 77 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014
Die Untersuchung der Wechselwirkung von Graphen mit seiner lokalen Umgebung ist wichtig, um es als wegweisendes Material in der Elektronik der Zukunft gezielt einsetzten zu können. Deshalb wurde in der vorliegenden Arbeit auf das Substrat Iridium(111) eine Graphen-Monolage aufgebracht, um in dieser ein-atomare Kohlenstoff-Fehlstellen zu erzeugen und näher zu untersuchen. Mit Hilfe eines Rastertunnelmikroskops wurden die Monovakanzen im Graphen sowohl topographisch als auch spektroskopisch näher betrachtet. Topographische Aufnahmen der ein-atomaren Fehlstellen zeigen häufig eine dreieckige Form; die Fehlstellen im Graphen sind zudem im Messmodus konstanten Tunnelstroms oft von einer regelmäßig erscheinenden Struktur umgeben. Spektroskopische Untersuchungen weisen darauf hin, dass die elektronische Zustandsdichte der lokalen Oberfläche an ein-atomaren Fehlstellen nicht signifikant von der elektronischen Struktur des intakten Graphens abweicht; insbesondere wurde an den ein-atomaren Fehlstellen gegenüber dem intakten Graphen kein erhöhter Einfluss durch das Metall-Substrat Iridium(111) beobachtet.
Beschreibung des Einflusses des Substrats in DFT Berechnungen durch reduzierte Superzellen am Beispiel von Graphen auf Iridium(111). - 116 S. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2014
Gegenstand dieser Arbeit ist die Modellierung der Moiré-Struktur von Graphen auf Iridium(111) durch künstlich verkleinerte Superzellen mit Hilfe der Dichtefunktionaltheorie (DFT). Das Graphen-Iridium-System weist eine Superzelle von 25,1 Å x 25,1 Å auf, die somit mehrere hundert Atome enthält. Weil DFT-Berechnungen der experimentell beobachteten Struktur nur noch mit Hochleistungscomputern möglich sind, gibt es in der Literatur nur wenige theoretische Untersuchungen, welche den Einfluss des Substrats auf die entstandene Überstruktur berücksichtigen. Das Substrat ist jedoch gerade bei Defekten, wie Monovakanzen und einzelnen Adatomen, äußerst wichtig, da diese nach substratfreien Berechnungen unkoordinierte Bindungen und somit lokale magnetische Momente besitzen sollen. Durch das Einführen des Substrats als möglichen Bindungspartner könnte dieses Verhalten jedoch fundamental geändert werden. Zur Modellierung einer solchen Überstruktur wird durch das Anpassen der Gitterkonstante des Substrats eine künstlich verkleinerte Superzelle geschaffen, die weniger Atome enthält und besser berechenbar ist. Da diese reduzierten Superzellen ebenfalls eine chemische Modulation der Graphenschicht durch das Substrat aufweisen, sollten sie eine gute Näherung für die im Experiment auftretenden physikalischen Effekte darstellen. Die berechneten Systeme werden abhängig vom Gleichgewichtsabstand der Graphenlage und des Iridiums in stark und schwach interagierende System unterteilt. Diese besitzen jeweils einen charakteristischen Abstand beider Materialien und eine typische Wellung des Graphens. Durch die verschieden stark interagierenden Systeme kann ein Großteil der experimentell bestimmten Eigenschaften der Moiré-Struktur reproduziert werden. Die Untersuchung von Vakanzen in physisorbierten Systemen liefert Rekonstruktionen vergleichbar mit der einer Vakanzen im freien Graphen. In den chemisorbierten Systemen werden dagegen, anhängig von der Position der jeweiligen Vakanz, drei verschiedene geometrische Rekonstruktion und daraus resultierende elektronische Strukturen gefunden. Mit deren Hilfe kann sowohl die Geometrie als auch die räumliche Verteilung der experimentell beobachteten Vakanzen erklärt werden. Für Adatome werden bereits vorliegende Ergebnisse aus der Adsorption von Metallclustern bzw. Molekülen auf Graphen auf Iridium(111) reproduziert.