A DFT-study of Mn-dimers on Ag(111) exhibiting anomalously low apparent heights in STM-measurements. - 82 S. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2013
Trotzdem ein tiefgreifendes Verständnis der Theorie hinter der Rastertunnelspektroskopie existiert, sind weitergehende theoretische Studien für ein vollständiges Verstehen in manchen Fällen unabdingbar. Die vorliegende Arbeit stellt eine ausführliche theoretische Studie eines solchen Falles mittels Dichtefunktionaltheorie und simulierter Rastertunnelmikroskopie dar. Die Arbeitsgruppe um J. Kröger hat bei rastertunnelmikroskopischen Messungen von Mn-Dimeren auf Ag(111)-Oberflächen unter anderem festgestellt, dass ein gewisser Teil der Dimere deutlich niedriger zu sein schien und auch ein anderes Erscheinungsbild aufwies, als der Rest. Es werden drei verschiedene mögliche Erklärungen für diese Sachverhalte vorgestellt, und zwar eine Kontamination der Probe durch Wasserstoff, eine Kontamination der Messspitze durch Mangan und die Möglichkeit, dass die beobachtete Verringerung der scheinbaren Höhe von der elektronischen Struktur des unkontaminerten Systems herrührt. Optimierte Geometrien, errechnete Gesamtenergien und simulierte STM-Aufnahmen werden für jeden der drei Fälle präsentiert. Diese lassen den Schluss zu, dass tatsächlich eine Kontamination der Probe durch Wasserstoff die Ursache ist, da nur in diesem Fall die experimentellen Ergebnisse reproduziert werden konnten. Es werden sowohl Unstimmigkeiten zwischen Theorie und Experiment als auch die Einflüsse beschränkter Rechenkapazitäten eingehend diskutiert. Schlussendlich werden zusätzliche Experimente vorgeschlagen, die die hier aufgestellte Erklärung untermauern oder widerlegen könnten. Trotz dieser Unstimmigkeiten zwischen Theorie und Experiment stellt diese Arbeit ein besonderes Beispiel für die hohe Empfindlichkeit und Anfälligkeit der Rastertunnelmikroskopie gegenüber Kontaminationen dar, besonders gegenüber Wasserstoff, da dieser nur schwer experimentell auflösbar ist. In diesem besonderen Fall ist sein Einfluss auf die elektronische Struktur der Probe stark abhängig von der mangetischen Anordnung der Dimere und zwar insofern, als dass die Verringerung der scheinbaren Höhe nur im antiferromagnetischen Fall auftritt. Für den hypothetischen Fall, dass beide kollinearen magnetischen Anordnungen auf der Oberfläche vorhanden sind, bedeutet dies, dass selbst eine nichtmagnetische Spitze die magnetische Struktur der Adsorbate erkennen lassen kann.
Optical microscopy for fluorescence quantum yield measurements at ultra-low concentrations. - 73 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013
In dieser Arbeit wird die Anwendung der Weitfeld-Fluoreszenzmikroskopie zu Messungen der Fluoreszenz-Quantenausbeute untersucht. Benutzt werden dazu Proben aus fluoreszierenden Molekülen, die in dünne Polymerfilme eingebettet sind. Diese Probenstruktur ermöglicht die Betrachtung und Analyse einzelner, bestimmter Moleküle und wird daher üblicherweise in der Grundlagenforschung zu molekularer Fluoreszenz eingesetzt. Auf der Basis verschiedener Messparameter solcher Proben wird ein umfassendes Konzept zur Durchführung und Beurteilung der Experimente entwickelt. Dabei werden sowohl Ensemblemessungen als auch Untersuchungen zu Eigenschaften einzelner Moleküle durchgeführt. Als Referenzsubstanz dient hierbei der organische Farbstoff DXP. Die verschiedenen Aspekte werden anschließend in einer Computersimulation verknüpft, die eine virtuelle Nachbildung realer Proben durchführt und damit die schnelle und bequeme Überprüfung von Messergebnissen und Probeneigenschaften ermöglicht. Die Simulation ist speziell auf konjugierte Polymere zugeschnitten und erlaubt die Verwendung von Molmassenverteilungen, welche zuvor mithilfe von GPC gemessen wurden, als Grundlage für platzierte Moleküle. Das entwickelte Mess- und Bewertungskonzept wird anschließend auf das konjugierte Polymer MEH-PPV als erstes Testobjekt angewendet. Neben der Fluoreszenz-Quantenausbeute zeigen sich überraschende Resultate bei der Untersuchung zweier Fraktionen unterschiedlicher molarer Masse. Beide weisen unerwartet ähnliche Eigenschaften hinblicklich Anzahl von Molekülen und individueller Helligkeit auf. Dies motiviert zu weiteren Studien zum Verhalten konjugierter Polymere in Lösungen.
Leitwerte atomarer Kontakte auf Pb(111). - 47 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Masterarbeit, 2013
Pb-Pb-Kontakte wurden zwischen einer Bleispitze und einer Pb(111)-Oberfläche mit Hilfe eines Rastertunnelmikroskops entweder direkt auf der flachen Oberfläche oder auf einem einzelnen adsorbierten Bleiatom bei 78 K hergestellt. Spitze-Oberflächen-Kontakte zeigen eine breite Verteilung ihrer Leitwerte zwischen 2G0 und 5 G0 (G0=2e^2/h : Leitwertquant). Kontakte mit einem einzelnen Bleiatom zwischen Spitze und Probe zeigen Leitwerte mit einer schmalen Streuung um 2,5 G0. Dieser Wert wurde bereits für einen perfekten Pb-Pb-Kontakt vorhergesagt. Bei allen Kontaktierungen trat ein abrupter Sprung innerhalb der zeitlichen Auflösung von 2 ms des Experiments zwischen Tunnel- und Kontaktregime auf. Der ballistische Elektronentransport zeigte sich in einem flachen Leitwertplateau. Die ermittelten scheinbaren Barrierenhöhen zeigen eine breite Verteilung um 5 eV. Unmittelbar vor dem Kontakt erhöht sich die scheinbare Barrierenhöhe, möglicherweise aufgrund einer Relaxation der Kontaktgeometrie. Die Ergebnisse werden mit bereits veröffentlichten Resultaten eines Pb-Pb-Kontakts zwischen einer mit Blei benetzten Wolfram-Spitze und einer ultradünnen Bleischicht auf Ag(111) verglichen. Einzelne adsorbierte Atome auf der Oberfläche waren sehr einfach zu manipulieren und wurden genutzt, um atomar aufgelöste Bilder im "Zug-Modus" mit einer PtIr-Spitze bei 6,5 K anzufertigen.
Verbindungstechnologie und ihr Einfluss auf die mechanische Stabilität von unbeschädigten und beschädigten Solarzellen. - 82 S. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2013
In dieser Arbeit wurde der Einfluss der Verbindungstechniken Weichlöten und anisotrop leitfähiges Kleben auf die mechanische Stabilität von monokristallinen 180 mym dicken Solarzellen untersucht. Dabei wurde im Experiment die Biegezugfestigkeit der Solarzellen mittels 4-Punkt-Biegeversuch bestimmt, mithilfe der Weibull-Verteilungsfunktion ausgewertet und mittels PL oder EL bezüglich Defekte charakterisiert. Insgesamt konnte gezeigt werden, dass das anisotrop leitfähige Kleben und das Löten als Verbindungstechnologien für monokristalline 180 mym dicke Solarzellen infrage kommen. Beim Reparaturtest konnte nachgewiesen werden, dass Nachbarzellen einer beschädigten Solarzelle wieder neu verbunden werden können und somit die Ausschussrate in der Fertigung von PV-Modulen reduziert werden kann.
Tieftemperaturphotolumineszenz an Silizium zum Nachweis flacher Störstellen. - 40 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013
In dieser Arbeit werden Tieftemperaturphotolumineszenzspektren von Silizium analysiert. Das Ziel ist eine Konzentrationsbestimmung für die Elemente Bor, Phosphor und Aluminium. Die Auswertung wird mit Hilfe des Intensitätsverhältnisses vom gebundenen zum freien Exziton durchgeführt. Diesem Wert kann eine genaue Konzentration zugeordnet werden. Für kleine Konzentrationen im Bereich von n≤ [10] ^15 [cm] ^(-3) wird die Probe bei einer Temperatur von 4,2K untersucht. Bei größeren Konzentrationen ist eine Erhöhung der Temperatur auf 15 bis 25K notwendig. Durch die Analyse des intrinsischen Peaks kann die genaue Probentemperatur bestimmt werden. Die Berechnung der Konzentrationen erfolgte dann unter der Zuhilfenahme vorhandener Kalibrierkurven. Die Proben mit bekannten Konzentrationen zeigten jedoch eine Abweichung zu diesen Kurven. Daraufhin wurde eine erste Kalibrierkurve für die in dieser Arbeit verwendete Messanordnung erstellt.
Indirekte Lichteinkopplung und Einbettungsoptimierung am Solarmodul. - 68 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013
Eine wichtige Rolle zur Leistungssteigerung von Solarmodulen spielt die indirekte Lichteinkopplung. Treffen Lichtstrahlen auf ihrem Weg durch den Modulschichtaufbau nicht direkt auf die Solarzellen, sondern auf andere Modulkomponenten, so können diese von dort reflektiert werden. Mittels Totalreflexion am Übergang von Glas zu Luft kann dann das Licht durchaus auf die Solarzelle zurückgestrahlt werden. Durch geeignete Kombination von entsprechenden Modulkomponenten lässt sich so die Modulleistung steigern. In dieser Bachelorarbeit wird auf diese indirekte Lichteinkopplung eingegangen. Ziel dabei ist die Charakterisierung der dadurch möglichen Leistungssteigerungen im Solarmodul. Dazu sollen in geeigneten Experimentierreihen folgende Effekte betrachtet werden: Welchen Einfluss hat der Gebrauch von verschiedenen Ethylen-Vinyl-Acetat-Folien (EVA-Folien) auf die Stromgeneration der Solarzellen? Welchen Vorteil bringt die Verwendung von strukturiertem Zellverbinder gegenüber dem Standard aus der Produktion? Kann ein Gewinn durch die Verwendung von weißer EVA-Folie zwischen Zelle und Backsheet anstelle von transparenter erzielt werden? Wie verhält sich der von der Solarzelle generierte Strom in Abhängigkeit vom Abstand der Solarzellen untereinander im Solarmodul? Dazu dient eine theoretische und experimentelle Betrachtung der optischen und elektrischen Effekte, die nach dem Umbau von der reinen Solarzelle zum Solarmodul auftreten, als Grundlage. Um die gesuchten Effekte zu analysieren, werden vier unterschiedliche Varianten des Schichtaufbaus der Solarmodule aufgebaut. Diese Varianten werden nach jedem Aufbauschritt in einem Sonnensimulator vermessen. Um die Messabweichung gering zu halten, werden pro Variante 25 Module aufgebaut, die nach jedem Prozessschritt des Aufbaus fünfmal gemessen werden. Es wird eine eigene Kalibrierzelle angefertigt, um die Messergebnisse des durch den Modulzusammenbau notwendigen zweiten Versuchsaufbaus, des Sonnensimulators, mit denen aus dem ersten vergleichen zu können. Weiterhin werden mit einer unbehandelten Referenzgruppe von Solarzellen die auftretenden Abweichungen bei der Messung mit dem Sonnensimulator untersucht. Anschließend wird mit den aufgebauten Modulen und geeigneter Messapparatur die indirekte Lichteinkopplung in den Zellzwischenräumen charakterisiert. Dazu wird mit einem LBIC-Messgerät (Light-Beam-Induced Current) der Verlauf bestimmt, welcher prozentualer Mehrertrag in Abhängigkeit von dem Abstand zur Solarzellenkante von 0 20 mm erzielt werden kann.
Einfluss physikalischer Faktoren auf die globalen Kohlenstoffflüsse auf Weideflächen mit unterschiedlichen Management-Optionen. - 108 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013
This bachelor thesis investigates the carbon fluxes on range land and the influence of different cultivation methods on this area. The importance of a scientific view on agriculture, especially with focus on feeding the worlds population, drastically increases in the last decades. - The yield of agriculture depends on climate, the livestock system and the grass management. The latter is the subject of the bachelor thesis. The different types of agricultural usage are distinguished. It is also possible to insert different kinds of grass- or area-usage. - With the help of a global vegetation model (LPJmL) the influences of the harvest are represented. - In this model there were no chances of differentiation in management options because of a lack of data. In this bachelor thesis a global data set of management options is prepared and its influence on the model is characterized. - With the help of data about the region of the world, livestock system, milk production, meat production and provender and also the mix of provender for the animals (bovine, goat, sheep and other ruminants) management options have been created. - These options have an impact on the results of global vegetations models. This influence and the effect of physical variables (here: temperature, rainfall, coverage of clouds and the distance to the equator) were analyzed and discussed in the bachelor thesis. A regression model is used. So it is possible to show, that the temperature has the biggest influence on the values of the carbon fluxes. But also rainfall, cloud coverage and the distance to the equator are of major impact. - A redundancy analysis confirms these findings and results in additional knowledge about the interaction between the physical parameters. This analysis compares and discusses the variables being explained (monthly primary production, Carbon in earth and in biomass) and the explanatory variables (physical variable). So the temperature acts against the distance to the equator, which means the nearer the cell is to the equator, the higher is the temperature. - The new developed management options have high influence on the values of the carbon flux. Especially noticeable is this influence near to the equator, to Russia, Western Europe, Canada, in the east of the USA and on the boarder of deserts. In these regions the defined management options have the biggest impact on the change of the carbon fluxes.
Untersuchungen zum Vakuumverhalten von Antriebsbaugruppen. - 72 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013
Diese Arbeit untersucht das Ausgasverhalten von Antriebsbaugruppen unter Vakuumbedingungen. Aktuell besteht die technologische Herausforderung, den Einsatz moderner Nanopositionier- und Messmaschinen unter Vakuum zu ermöglichen. Hierzu müssen die Komponenten bereits entwickelter Maschinen auf ihre Vakuumtauglichkeit untersucht werden. Nach Definition geeigneter Größen wird hierbei zunächst ein Evakuierungsverfahren der Probenkammer entwickelt. Dieses ermöglicht es, das Verhalten der leeren Kammer in Abhängigkeit der Luftfeuchte zu charakterisieren. Zur Beurteilung der Gasentwicklung werden hierzu Druckanstiegskurven aufgenommen und ausgewertet. Anschließend werden Antriebsbaugruppen bestehender Nanopositionier- und Messmaschinen untersucht. Durch Vergleich mit der leeren Kammer erfolgt schließlich eine quantitative Beschreibung des Ausgasverhaltens eines Messobjekts.
Topological phase transitions of HgSe under uniaxial pressure. - Ilmenau : Univ.-Bibliothek. - Online-Ressource (PDF-Datei: 83 S., 1,78 MB) Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2013
Mittels ab initio Rechnungen wird der Einfluss von uniaxialem Druck auf die Bandstruktur des Zinkblende-Halbmetalls Quecksilberselenid (HgSe) untersucht. Sowohl geringfügige Dehnung als auch Kompression entlang der [001] und [110] Richtungen öffnen eine Bandlücke in der Nähe des Gamma-Punktes von bis zu 37 meV. Berechnungen der Z2-Invariante zeigen, dass sich HgSe unter uniaxialer Kompression von etwa -5% in der Phase eines Topologischen Isolators befindet. Sowohl stärkere Kompression als auch Dehnung verursachen einen Übergang in die Phase eines gewöhnlichen Isolators. Rechnungen an einem HgSe-Mehrschichtsystem zeigen Oberflächenzustände mit großer Ähnlichkeit zu Dirac-Kegeln bekannter Topologischer Isolatoren. Die Arbeit gliedert sich eine überblick-bietende Einleitung, ein Kapitel zum Darstellen theoretischer Grundlagen, einen Ergebnisteil sowie ein Abschlusskapitel für Schlussfolgerungen.
http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=23323
Optische Charakterisierung von Beta-Bariumborat- und Lithium-Tetraborat-Kristallen im fernen UV zur Optimierung frequenzvervierfachter Diodenlaser. - 65 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013
Aufgabenstellung der Bachelorarbeit ist die Untersuchung von Beta-BaB2O4- und Li2B4O7-Kristallen verschiedener Hersteller hinsichtlich ihrer ortsaufgelösten Absorption, Ausgangsleistung und Langzeitstabilität bei einer Wellenlänge von 254nm. Der zur Untersuchung hinsichtlich der Transmission entwickelte und vorgestellte Versuchsaufbau ermöglicht ortsaufgelöste Transmissionsmessungen mit einer Genauigkeit von 0,6%. Es stellte sich heraus, dass die mittleren Absorptionen der LB4-Kristalle und BBO-Kristalle in der selben Größenordnung liegen. Dank der ortsabhängigen Transmissionswerte lassen sich Kristalle nach ihrer Transmissionshomogenität untersuchen. Diesbezüglich konnten an Kristallen Beschädigungen, wie Kratzer und Risse, mangelhafte Polierungen oder minderwertige AR-Beschichtungen, sowie gleichmäßig hohe Transmissionen festgestellt werden. Außerdem wurden fortschreitende UV-induzierte Veränderungen der Kristallbeschaffenheit, welche die optischen Eigenschaften verschlechtern, an den Ausgangsfacetten beider Kristalltypen entdeckt und erklärt. Es konnte ein Langzeitbetrieb im Bereich von 500 Stunden mit einer Ausgangsleistung von 76 mW bei 254 nm erreicht werden.