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Dissertationen zum Thema „Dünnfilme“
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Zippel, Jan. „Gepulste Laserabscheidung und Charakterisierung funktionaler oxidischer Dünnfilme und Heterostrukturen“. Doctoral thesis, Universitätsbibliothek Leipzig, 2012. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-100358.
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In der vorliegenden Arbeit wird das Hauptaugenmerk auf die Untersuchung der Auswirkungen einer Modifikation der zugänglichen Prozessparameter auf die funktionalen Eigenschaften oxidischer Dünnfilme während der gepulsten Laserabscheidung (PLD) gelegt.
Der erste Teil der Arbeit stellt die Herstellung von BaTiO3/SrTiO3-Mehrfach-Heterostrukturen auf thermisch und chemisch vorbehandelten SrTiO3-Substraten mittels gepulster Laserabscheidung (PLD) vor. Die zugängliche in-situ Wachstumskontrolle durch ein reflection high-energy electron diffraction (RHEED)-System ermöglicht es die Wachstumsprozesse in Echtzeit zu überwachen. Angestrebt wird ein stabiler zwei-dimensionaler Wachstumsmodus, der neben glatten Grenzflächen auch eine hohe Dünnfilmqualität ermöglicht. Es wird erstmals die prinzipielle Anwendbarkeit von BaTiO3/SrTiO3-Heterostrukturen als Bragg-Spiegel aufgezeigt. Für BaTiO3- sowie SrTiO3-Dünnfilme wurden die PLD-Parameter Substrattemperatur, Sauerstoffpartialdruck, Energiedichte des Lasers sowie Flussdichte der Teilchen variiert und die Auswirkungen auf die strukturellen, optischen und Oberflächeneigenschaften mittels Röntgendiffraktometrie (XRD), spektraler Ellipsometrie (SE) und Rasterkraftmikroskopie (AFM) beleuchtet.
Im zweiten Teil werden ZnO/MgxZn1−xO-Quantengrabenstrukturen hetero- und homoepitaktisch auf thermisch vorbehandelten a-Saphir- respektive m- und a-orientierten ZnO-Einkristallen vorgestellt. Die Realisierung eines zwei-dimensionalen „layer-by-layer“ Wachstumsmodus wird für die Quantengrabenstrukturen aufgezeigt. Die Quantengrabenbreite lässt sich aus beobachteten RHEED-Oszillationen exakt bestimmen. Ein Vergleich zwischen, mittels Photolumineszenz gemessenen Quantengrabenübergangsenergien als Funktion der Grabenbreite mit theoretisch ermittelten Werten wird vorgestellt, wobei der Unterschied zwischen polaren und nicht-polaren Strukturen mit Blick auf eine Anwendung aufgezeigt wird. Für c-orientierte ZnO-Dünnfilme wird das Wachstum im Detail untersucht und ein alternativer Abscheideprozess im so genannten Intervall PLD-Verfahren vorgestellt.
Die Verifizierung der theoretischen Prognose einer ferromagnetischen Ordnung mit einer Curie-Temperatur oberhalb Raumtemperatur (RT) für kubische, Mangan stabilisierte Zirkondioxid (MnSZ)-Dünnfilme stellt den dritten Teil der Arbeit dar. Die strukturellen Eigenschaften der Dünnfilme werden mittels XRD, AFM sowie Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) untersucht. Die Bedingungen einer erfolgreichen Stabilisierung der kubischen Kristallphase durch den Einbau von Mn wird aufgezeigt. Mittels Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS) sowie Elektronenspinresonanz (EPR) wird der Ladungszustand der, in der Zirkondioxidmatrix eingebauten, Mn-Ionen ermittelt. Die elektrischen Eigenschaftenwerden durch Strom-Spannungsmessungen(IU) sowie der Leitungstyp durch Seebeck-Effekt Messungen charakterisiert. Zur Erhöhung der Leitfähigkeit werden die MnSZ Dünnfilme in verschiedenen Atmosphären thermisch behandelt und Veränderungen durch IU-Messungen aufgezeigt. Ergebnisse von optischen Untersuchungen mittels Transmissionsmessungen und KL werden
präsentiert. Superconducting quantum interference device (SQUID)-Magnetometrie wird zur
Charakterisierung der magnetischen Eigenschaften genutzt. Magnetische Ordnungen im Bereich zwischen 5 K ≤ T ≤ 300 K werden untersucht und der Einfluss von Defekten sowie einer thermischen Behandlung in verschiedenen Atmosphären auf die magnetischen Eigenschaften diskutiert.
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Stoeck, Andrea. „Synthese und Charakterisierung lumineszenter, transparenter Dünnfilme und deren Anwendung in Gasentladungslampen“. Doctoral thesis, Saechsische Landesbibliothek- Staats- und Universitaetsbibliothek Dresden, 2013. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-107505.
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Thema der vorliegenden Arbeit war die Entwicklung und Konstruktion einer Gasentladungslampe unter Verwendung von transparenten, lumineszenten Dünnfilmen. Zunächst wurden Leuchtstoffe in nanoskaligem Maßstab hergestellt, um daraus anschließend dünne Filme herzustellen, die für Licht im sichtbaren Wellenlängenbereich durchlässig sind. Diese Filme können nach Anregung mit UV-Strahlung sichtbares Licht emittieren und eignen sich daher für den Bau einer transparenten Gasentladungslampe.
Als Leuchtstoffe kommen Verbindungen in Frage, die auch in herkömmlichen Leuchtstoffröhren verwendet werden. Dazu zählt unter anderem YVO4:Eu als viel genutzter rot emittierender Leuchtstoff und LaPO4:Ce,Tb mit charakteristischer grüner Emission. Diese beiden Verbindungen wurden zunächst als funktionalisierte Nanopartikel hergestellt. Unter Verwendung einer Mikrowelle wurden agglomeratfreie, wässrige YVO4:Eu Dispersionen synthetisiert, deren Partikel einen hydrodynamischen Durchmesser im Bereich von 45,6 nm bis 51,7 nm aufwiesen. Diese Partikel kristallisieren im tetragonalen Kristallsystem und besitzen eine Kristallitgröße zwischen 9 nm bis 10 nm. Die in wässriger Dispersion ausgelöschte Lumineszenz ist nachweisbar, nachdem die Partikel mit Aceton destablisiert wurden. Die getrockneten Pulverproben zeigen dann nach Anregung mit UV-Licht die typische rote Emission des Eu3+ mit Intensitätsmaximum bei 618 nm und besitzen eine Quantenausbeute von ca. 17,3 %. Durch eine Temperaturbehandlung bei 600 °C konnte die Kristallinität der Partikel erhöht werden. Dies führte zu einer Erhöhung der Quantenausbeute auf bis zu 37,2 %.
Die Stabilisierung der LaPO4:Ce,Tb Partikel erfolgte im Gegensatz zu YVO4:Eu aus einem Gemisch von Zitronensäure und Phosphorhexansäure. Auf diese Weise konnten stabile wässrige Dispersionen mit 39 nm (hydrodynamischer Durchmesser) großen Partikeln hergestellt werden. Allerdings konnte nicht eindeutig belegt werden, dass es sich LaPO4 mit hexagonalem Kristallsystem handelt, da die Partikel nur sehr schlecht kristallisieren. Daher ist auch die Bestimmung der Kristallitgröße nicht möglich gewesen. Fällt man die Partikel aus wässriger Dispersion aus, so ist anschließend im Fluoreszenzspektrum die charakteristische Tb3+ Lumineszenz mit Intensitätsmaximum bei = 544 nm nachweisbar. Die Kristallisierung dieser Partikel durch eine Temperaturbehandlung bei 600 °C führte zur Bildung von monoklinem LaPO4. Dabei kam es jedoch zu einem unerwünschten Nebeneffekt. Das im LaPO4:Ce,Tb enthaltene Cer wurde von Ce3+ zu Ce4+ oxidiert und damit die komplette Tb3+-Emission ausgelöscht. Dieser Vorgang ist reversibel, so dass Tempern unter reduktiven Bedingungen die Lumineszenz wieder aktivierte.
Um die Partikel in organischen Medien dispergieren zu können, wurde die Oberfläche beider Partikelsysteme mit Octylamin funktionalisiert. Die agglomeratfreien Dispersionen in THF konnten anschließend für Schleuderprozesse zur Dünnfilmerzeugung genutzt werden. Dünne Schichten von YVO4:Eu bzw. LaPO4:Ce,Tb auf Glassubstraten besaßen auch nach Tempern bei 600 °C eine sehr hohe Transmission im sichtbaren Wellenlängenbereich und emittierten charakteristische Fluoreszenz nach Anregung mit UV-Licht.
YVO4:Eu beschichtete Substrate wiesen trotz geringer Schichtdicken von ca. 350 nm hohe Quantenausbeuten in Höhe von 22,9 % auf und eignen sich hervorragend für die Verwendung in Gasentladungslampen. Dagegen sind LaPO4:Ce,Tb beschichtete Substrate problematisch, da die Lumineszenz erst durch Reduktion im Wasserstoffstrom aktiviert werden muss (Reduzierung von Ce4+ zu Ce3+).
Ziel war es, mit den hergestellten lumineszenten Dünnfilmen eine transparente Gasentladungslampe herzustellen. Bei der Planung der Konstruktion mussten viele Punkte beachtet werden. Dazu gehörte unter anderem die Art des Füllgases, das Elektrodenmaterial, die Abdichtung der Gaskammer, Messung des Kammerdrucks, Art des Dielektrikums und vor allem Spannungsversorgung. Im Verlauf mehrerer Serien wurden die hergestellten Lampen bis zu einem Prototyp laufend in Hinsicht Gasabdichtung, Gaszuführung und Druckkontrolle weiterentwickelt. Letztlich konnte eine funktionierende Gasentladungslampe gebaut werden, die nach Anlegen einer Spannung von 4 kV bei 50 kHz Licht in der Farbe des Leuchtstoffes der Schicht (rot – YVO4:Eu) emittierte.
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Kothe, Michael [Verfasser], und Gregor [Akademischer Betreuer] Witte. „Wachstum und Struktur kristallinier Phthalocyanin-Dünnfilme / Michael Kothe ; Betreuer: Gregor Witte“. Marburg : Philipps-Universität Marburg, 2021. http://d-nb.info/1236692055/34.
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Romeis, Rubi [Verfasser]. „Von der Charakterisierung anisotroper Dünnfilme zu Strukturbildungsmechanismen und Prozesskontrolle beim Tauchziehverfahren / Rubi Romeis“. München : Verlag Dr. Hut, 2020. http://d-nb.info/122235201X/34.
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Engelhart, Wolfgang [Verfasser], und Oliver [Akademischer Betreuer] Eibl. „Metalloxid-Dünnfilme als Verschleißschutzschichten : Abscheidung, Nanohärte und Mikro- / Nanostruktur / Wolfgang Engelhart ; Betreuer: Oliver Eibl“. Tübingen : Universitätsbibliothek Tübingen, 2011. http://d-nb.info/1162699167/34.
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Mänz, Alexander [Verfasser], und Gregor [Akademischer Betreuer] Witte. „Über den Einfluss von Phthalocyanin-Monolagen auf die Struktur organischer Dünnfilme auf Metalloberflächen / Alexander Mänz ; Betreuer: Gregor Witte“. Marburg : Philipps-Universität Marburg, 2017. http://d-nb.info/1136718281/34.
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Stoeck, Andrea [Verfasser], Stefan [Akademischer Betreuer] Kaskel und Alexander [Akademischer Betreuer] Eychmüller. „Synthese und Charakterisierung lumineszenter, transparenter Dünnfilme und deren Anwendung in Gasentladungslampen / Andrea Stoeck. Gutachter: Stefan Kaskel ; Alexander Eychmüller. Betreuer: Stefan Kaskel“. Dresden : Saechsische Landesbibliothek- Staats- und Universitaetsbibliothek Dresden, 2013. http://d-nb.info/1068444088/34.
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Zippel, Jan [Verfasser], Marius [Akademischer Betreuer] Grundmann, Marius [Gutachter] Grundmann und Hans-Ulrich [Gutachter] Krebs. „Gepulste Laserabscheidung und Charakterisierung funktionaler oxidischer Dünnfilme und Heterostrukturen : Gepulste Laserabscheidung und Charakterisierung funktionaler oxidischerDünnfilme und Heterostrukturen / Jan Zippel ; Gutachter: Marius Grundmann, Hans-Ulrich Krebs ; Betreuer: Marius Grundmann“. Leipzig : Universitätsbibliothek Leipzig, 2012. http://d-nb.info/1237026377/34.
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Müller, Stefan. „Schottky-Kontakte auf Zinkoxid- und β-Galliumoxid-Dünnfilmen: Barrierenformation, elektrische Eigenschaften und Temperaturstabilität“. Doctoral thesis, Universitätsbibliothek Leipzig, 2016. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-206386.
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Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Untersuchung von Schottky-Kontakten auf halbleitenden Zinkoxid- und β-Galliumoxid-Dünnfilmen. Nach einer kurzen Einführung in die verwendeten Materialsysteme und die Theorie von Schottky-Kontakten werden die Eigenschaften von verschiedenartig hergestellten Schottky-Kontakten auf Zinkoxid aufgezeigt. Dazu werden typischerweise Strom-Spannungs- und Kapazitäts-Spannungs-Messungen genutzt. Für die Zinkoxid-basierten Schottky-Kontakte konnte anhand verschiedenartig hergestellter Schottky-Kontakte gezeigt werden, dass deren Barrierenformation maßgeblich von Sauerstoffvakanzen nahe der Metall-Halbleiter-Grenzfläche beeinflusst wird. Zur Realisierung von Galliumoxid-basierten Schottky-Kontakten wurden zunächst die Eigenschaften von undotierten und Silizium-dotierten Galliumoxid-Dünnfilmen untersucht. Diese Dünnfilme sind mittels gepulster Laserabscheidung auf c-plane Saphir hergestellt. Als Prozessparameter sind in dieser Arbeit die Wachstumstemperatur, der Sauerstoffpartialdruck in der Kammer und der Silizumgehalt bspw. in Bezug auf Leitfähigkeit, Oberflächenmorphologie oder Kristallinität zur Realisierung von Schottky-Kontakten optimiert. Auf diesen Dünnfilmen wurden mit verschiedenen Herstellungsverfahren, wie thermischer Verdampfung, (reaktiver) Kathodenzerstäubung oder (reaktiver) Distanz-Kathodenzerstäubung, Metall- bzw. Metalloxid-Schottky-Kontakte aufgebracht. Dabei werden unter anderem die elektrischen Eigenschaften direkt nach der Herstellung und deren Entwicklung im weiteren zeitlichen Verlauf untersucht. Des Weiteren werden die Temperaturstabilität oder aber die Spannungsstabilität der Schottky-Kontakte studiert. Ein Vergleich zu Schottky-Kontakten auf β-Galliumoxid-Volumenmaterial wird anhand mittels reaktiver Distanz-Kathodenzerstäubung hergestellter Platinoxid-Dioden durchgeführt.
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von, Helden Leonard. „Ferroelectric domains in potassium sodium niobate thin films: impact of epitaxial strain on thermally induced phase transitions“. Doctoral thesis, Humboldt-Universität zu Berlin, 2019. http://dx.doi.org/10.18452/20185.
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Gegenstand dieser Arbeit ist die experimentelle Untersuchung der Verspannungs-Temperatur-Phasenbeziehungen in epitaktischen KxNa1-xNbO3 Dünnschichten, sowie deren Zusammenhang mit ferro- und piezoelektrischen Eigenschaften. Die präsentierten Ergebnisse ermöglichen es KxNa1-xNbO3 Dünnschichten für neuartige technologische Anwendung zu optimieren.
Zunächst wird eine detaillierte strukturelle Untersuchung der ferroelektrischen Domänenstruktur in epitaktischen K0.7Na0.3NbO3 Schichten auf (110) TbScO3 vorgestellt. Eine Analyse der ferroelektrischen Domänenstruktur mittels lateral aufgelöster Piezoresponse-Kraftmikroskopie (PFM) zeigt vier Arten von Superdomänen. Durch die ergänzende Untersuchung der zweidimensionalen und dreidimensionalen Abbildung des reziproken Raumes mittels hochauflösender Röntgenbeugung (HR-XRD) wird nachgewiesen, dass dieses Domänenmuster mittels monokliner Einheitszellen in einem MC Domänenmodell beschrieben werden kann.
Im Anschluss an die strukturelle Untersuchung wurden die elektromechanischen Eigenschaften der KxNa1-xNbO3 Schichten auf (110) TbScO3untersucht. Mittels Doppelstrahl-Laserinterferometrie (DBLI) wurde ein makroskopischer effektiver piezoelektrischer Koeffizient von bis zu d33,f = 23 pm/V nachgewiesen. Zudem wurden Oberflächenwellen-Experimente (SAW) durchgeführt. Diese zeigten außergewöhnlich hohe Signalstärken.
Um die Temperatur der ferroelektrischen Phasenübergänge gezielt einstellen zu können, wurde der Zusammenhang zwischen epitaktischer Verspannung und der Phasenübergangstemperatur untersucht. Dazu wurden KxNa1-xNbO3 Schichten mit unterschiedlicher Verspannung gewachsen. Die Änderung der Domänenstruktur und der piezoelektrischen Eigenschaften aufgrund von Temperaturänderung wurde in-situ durch temperaturabhängige PFM, HR-XRD und DBLI Messungen untersucht. Die Untersuchung zeigte, dass die Übergangstemperatur des Übergangs von der MC- in die c-Phase mit zunehmender kompressiver Verspannung kontinuierlich um mehr als 400 °C abnahm.The subject of this thesis is the experimental investigation of the strain-temperature-phase relations in epitaxial KxNa1-xNbO3 thin films and their connection to ferro- and piezoelectric properties. This will enable the optimization of KxNa1-xNbO3 layers for novel technological devices. First, a detailed structural investigation of the ferroelectric domain structure in epitaxial K0.7Na0.3NbO3 films on (110) TbScO3 is presented. An analysis of the ferroelectric domain structure with laterally resolved piezoresponse force microscopy (PFM) reveals four types of superdomains. By complementary two-dimensional and three-dimensional high resolution X-ray reciprocal space mapping this domain pattern is proven to be describable by an MC domain structure with monoclinic unit cells. Subsequently to the structural investigation, the electromechanical properties of KxNa1-xNbO3 layers on (110) TbScO3 were investigated. Double beam laser interferometry (DBLI) revealed a macroscopic effective piezoelectric coefficient of up to d33,f = 23 pm/V. Furthermore, surface acoustic wave (SAW) experiments were performed. They exhibited extraordinary signal intensities. In order to be able to selectively tune such phase transition temperatures, the correlation between epitaxial strain and the phase transition temperature was investigated. For this purpose, KxNa1-xNbO3 films with different compressive strain conditions were grown. The change of domain structure and piezoelectric properties upon temperature variation was investigated in-situ by temperature-dependent PFM, HR-XRD and DBLI measurements. The transition temperature between the MC- and c-phase was shown to continuously decrease by more than 400 °C with increasing compressive strain.
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Lüder, Thomas [Verfasser]. „Passivierung von kristallinem Silizium mit Aluminiumoxid-Dünnfilmen für Solarzellenanwendungen / Thomas Lüder“. Konstanz : Bibliothek der Universität Konstanz, 2014. http://d-nb.info/1053231318/34.
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Obermair, Martin [Verfasser], und D. [Akademischer Betreuer] Gerthsen. „Phasenkontrast-Transmissionselektronenmikroskopie mit Dünnfilm- und elektrostatischen Phasenplatten / Martin Obermair ; Betreuer: D. Gerthsen“. Karlsruhe : KIT-Bibliothek, 2021. http://d-nb.info/1233359126/34.
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Esser, Sebastian [Verfasser], und Philipp [Akademischer Betreuer] Gegenwart. „Verspannungsinduzierte Änderungen der elektronischen Eigenschaften von Sr2CoIrO6 Dünnfilmen / Sebastian Esser ; Betreuer: Philipp Gegenwart“. Augsburg : Universität Augsburg, 2018. http://d-nb.info/1169572472/34.
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Suchomski, Christian [Verfasser]. „Strukturelle, optische und magnetische Eigenschaften von nanokristallinen Metalloxid-Dünnfilmen mit mesoporöser Morphologie / Christian Suchomski“. Gießen : Universitätsbibliothek, 2012. http://d-nb.info/1063955548/34.
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Caninenberg, Matthias [Verfasser], und Roland [Akademischer Betreuer] Schmechel. „Simulation und grundlegende Experimente zu Silizium-Dünnfilmen aus laserbearbeiteten Siliziumnanopartikeln / Matthias Caninenberg ; Betreuer: Roland Schmechel“. Duisburg, 2017. http://d-nb.info/1133478832/34.
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Schmidt, Andrei [Verfasser], und Holger [Akademischer Betreuer] Vogt. „Entwicklung und Untersuchung von Photodetektoren in einer Dünnfilm-SOI-Technologie / Andrei Schmidt ; Betreuer: Holger Vogt“. Duisburg, 2016. http://d-nb.info/1122018991/34.
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Henning, Ralph A. [Verfasser]. „Extrem nicht-stöchiometrische Oxide : Präparation und Charakterisierung von Dünnfilmen des ternären Systems Ce-Ti-O / Ralph A. Henning“. Gießen : Universitätsbibliothek, 2021. http://d-nb.info/1233039687/34.
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Pick, André [Verfasser], und Gregor [Akademischer Betreuer] Witte. „Polymorph-Selektives und Lateral Strukturiertes Wachstum von Dünnfilmen und Einkristallen des organischen Halbleiters Perylen / André Pick ; Betreuer: Gregor Witte“. Marburg : Philipps-Universität Marburg, 2016. http://d-nb.info/1120583675/34.
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Hühn, Sebastian [Verfasser], Vasily [Akademischer Betreuer] Moshnyaga, Christian [Akademischer Betreuer] Jooß und Johan [Akademischer Betreuer] Verbeeck. „Kationen-Ordnung in ferri/ferromagnetischen perowskitischen Dünnfilmen / Sebastian Hühn. Gutachter: Vasily Moshnyaga ; Christian Jooß ; Johan Verbeeck. Betreuer: Vasily Moshnyaga“. Göttingen : Niedersächsische Staats- und Universitätsbibliothek Göttingen, 2015. http://d-nb.info/1074758471/34.
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Srba, Melanie [Verfasser], Vasily [Akademischer Betreuer] Moshnyaga, Vasily [Gutachter] Moshnyaga und Philipp [Gutachter] Gegenwart. „Mikrostruktur und elektrischer Transport von Sr1-xCaxRuO3-Dünnfilmen – Der Weg zur Aufdeckung des Fermiflüssigkeitgrundzustandes in CaRuO3 / Melanie Srba ; Gutachter: Vasily Moshnyaga, Philipp Gegenwart ; Betreuer: Vasily Moshnyaga“. Göttingen : Niedersächsische Staats- und Universitätsbibliothek Göttingen, 2018. http://d-nb.info/1168473365/34.
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Jenderka, Marcus. „Growth and Properties of Na2IrO3 Thin Films“. Master's thesis, Universitätsbibliothek Leipzig, 2016. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-201974.
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The layered honeycomb lattice iridate Na2IrO3 is a novel candidate material for either a topological insulator or spin liquid. These states of matter are one possible starting point for the future realization of scalable quantum computation, but may also find application in magnetic memory or low-power electronic devices. This thesis reports on the pulsed laser deposition of high-quality heteroepitaxial (001)-oriented Na2IrO3 thin films with well-defined in-plane epitaxial relationship on 5-by-5 and 10-by-10 square millimeter single-crystalline sapphire, YAlO3 and zinc oxide substrates. Three-dimensional Mott variable range hopping is the dominant conduction mechanism between 40 and 300 K. Moreover, a signature of the proposed topological insulator phase is found in magnetoresistance by observation of the weak antilocalization effect that is associated with topological surafce states. Compared to single crystals, a smaller, 200-meV optical gap
in Na2IrO3 thin films is found by Fourier-transform infrared transmission spectroscopy.
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Müller, Stefan [Verfasser], Marius [Akademischer Betreuer] Grundmann, Wenckstern Holger [Akademischer Betreuer] von und Thomas [Gutachter] Riedl. „Schottky-Kontakte auf Zinkoxid- und β-Galliumoxid-Dünnfilmen: Barrierenformation, elektrische Eigenschaften und Temperaturstabilität : Schottky-Kontakte auf Zinkoxid- und β-Galliumoxid-Dünnfilmen:Barrierenformation, elektrische Eigenschaften und Temperaturstabilität / Stefan Müller ; Gutachter: Thomas Riedl ; Marius Grundmann, Holger von Wenckstern“. Leipzig : Universitätsbibliothek Leipzig, 2016. http://d-nb.info/1240482760/34.
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Schmidt, Florian. „Raumladungszonenspektroskopische Methoden zur Charakterisierung von weitbandlückigen Halbleitern“. Doctoral thesis, Universitätsbibliothek Leipzig, 2015. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-158772.
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Die Arbeit befasst sich mit der Untersuchung von weitbandlückigen Halbleitern über raumladungszonenspektroskopische Methoden. Dabei liegt der Schwerpunkt auf der Detektion von elektronisch und optisch aktiven Defektzuständen in solchen Materialien. Die Experimente wurden exemplarisch an dem II-VI Halbleiter Zinkoxid (ZnO) durchgeführt, welcher inform von Volumenkristallen, Mikronadeln und Dünnfilmen zur Verfügung stand. Raumladungszonen wurden über Schottky-Kontakte realisiert. Nach einer Einführung in die Theorie der Raumladungszonenspektroskopie wird ein Überblick über Defekte in verschiedenartig gezüchteten ZnO gegeben. Dazu werden die Standardverfahren Strom-Spannungs-Messung, Kapazitäts-Spannungs-Messung, Thermische Admittanz- Spektroskopie (TAS) und Deep Level Transient Spectroscopy (DLTS) verwendet. Ergänzend wurden die auf weitbandlückige Halbleiter ausgelegten Verfahren Low Rate Deep Level Transient Spectroscopy (LR-DLTS) und Deep Level Optical Spectroscopy (DLOS) eingesetzt, mit welchen es möglich ist Defektzustände in der gesamten Bandlücke von ZnO nachzuweisen. Für die untersuchten Störstellenniveaus konnten somit die thermische Aktivierungsenergie, Einfangquerschnitte freier Ladungsträger und Photoionisationsquerschnitte bestimmt werden.
Typischerweise werden tiefe Defekte durch die Bestrahlung mit hochenergetischen Protonen erzeugt. Derartige Behandlungen wurden an binären ZnO- und ternären (Mg,Zn)ODünnfilmen durchgeführt, wobei die Generationsrate eines Defektes über Variation der verwendeten Strahlungsdosis bestimmt wurde. Ionenimplantationen spielen eine große Rolle im Herstellungsprozess von Bauelementen, sind jedoch für ZnO nicht etabliert. Die Auswirkung der Implantation von inerten Argon-Ionen, sowie die nachträgliche thermische Behandlung auf die Konzentration intrinsischer Defekte wurde untersucht. Zink- und Sauerstoff-Implantationen bewirken, neben der Generation von Defekten, eine lokale Änderung der Stöchiometrie. Durch einen Vergleich der Defektkonzentrationen nach Zn-, O-, Ne- und Ar-Implantation können Rückschlüsse auf die chemische Natur intrinsischer Defekte geschlossen werden.
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Thiessen, Andreas. „Photoinduzierter Ladungstransport in komplexen Oxiden“. Doctoral thesis, Saechsische Landesbibliothek- Staats- und Universitaetsbibliothek Dresden, 2013. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-124227.
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Komplexe Oxide weisen interessante, funktionelle Eigenschaften wie Ferroelektrizität, magnetische Ordnung, hohe Spinpolarisation der Ladungsträger, Multiferroizität und Hochtemperatursupraleitung auf. Diese große Vielfalt sowie die Realisierbarkeit des epitaktischen Wachstums von Heterostrukturen aus verschiedenen oxidischen Komplexverbindungen eröffnen zahlreiche technologische Anwendungsmöglichkeiten für die oxidbasierte Mikroelektronik. Der Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit liegt auf der Untersuchung der Charakteristik des Ladungstransportes und insbesondere des Einflusses photogenerierter Ladungsträger auf diesen. Hierzu wurden die zwei vielversprechenden und momentan rege erforschten oxidischen Systeme La0,7Ce0,3MnO3 (LCeMO) und LiNbO3 (LNO) untersucht. Der erste Teil der vorliegenden Arbeit widmet sich der Untersuchung des photoinduzierten Ladungstransports in auf SrTiO3-Substrat gewachsenen LCeMO-Dünnfilmen. LCeMO ist als elektronendotierter Gegenpart zu den wohlbekannten und lochdotierten Manganaten wie La0,7Ca0,3MnO3 von großem Interesse für Anwendungen in der Spintronik so z.B. im spinpolarisierten p-n-übergang. Der Einfluss der Sauerstoffstöchiometrie, der chemischen Phasensegregation der Cer-Dotanden und der photogenerierten Ladungsträger auf die Manganvalenz und damit die Elektronenkonzentration in den LCeMO-Dünnfilmen wurde mittels Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS) untersucht. Hierbei wurde eine Erhöhung der Elektronenkonzentration durch Reduktion des Sauerstoffgehalts oder durch Beleuchtung mit UV-Licht festgestellt. Messungen der Temperaturabhängigkeit des Widerstands haben einen photoinduzierten Isolator-Metall-übergang in den reduzierten LCeMO-Dünnfilmen gezeigt. Durch Auswertung der magnetfeldbedingten Widerstandsänderungen im beleuchteten und unbeleuchteten Zustand konnte dieser Isolator-Metall-übergang eindeutig auf eine Parallelleitung durch das SrTiO3-Substrat zurückgeführt werden. Der zweite Teil dieser Arbeit befasst sich mit dem Ladungstransport in Einkristallen des uniaxialen Ferroelektrikums LNO. Durch Vergleich der Volumenleitfähigkeit in eindomänigem LNO mit der Leitfähigkeit durch mehrdomänige Kristalle mit zahlreichen geladenen Domänenwänden konnte sowohl im abgedunkelten als auch im beleuchteten Zustand eine im Vergleich zur Volumenleitfähigkeit um mehrere Größenordnungen höhere Domänenwandleitfähigkeit festgestellt werden. Dabei ist die Domänenwandleitfähigkeit unter Beleuchtung mit Photonenenergien größer als der Bandlücke deutlich höher als im abgedunkelten ZustandComplex oxides exhibit a variety of functional properties, such as ferroelectricity, magnetic ordering, high spin polarization of the charge carriers, multiferroicity and high-temperature superconductivity. This wide variety of functional properties of complex oxides combined with their structural compatibility facilitates epitaxial growth of oxide heterostructures with tailored functional properties for applications in oxide-based microelectronic devices. The focus of the present thesis lies on the characterization of the photoinduced charge transport in two intriguing complex oxides of current scientific interest, namely the electron doped mixed valence manganite La0,7Ce0,3MnO3 (LCeMO) and the ferroelectric LiNbO3 (LNO). The first part adresses the photoinduced charge transport in thin films of LCeMO grown on SrTiO3 substrates. LCeMO, being the electron doped counterpart to well known hole doped manganites like La0,7Ca0,3MnO3, is of current interest for spintronic applications like spin-polarized p-n-junctions. The influence of the oxygen stoichiometry, the chemical phase separation of cerium and of the photogenerated charge carriers on the manganese valence and hence the electron concentration in the LCeMO films were investigated with X-ray-photoelectron spectroscopy. This measurements revealed an increase in electron doping by reduction of the oxygen content or by illumination with UV-light. Measurements of the temperature dependence of the resistance of the reduced LCeMO films showed a photoinduced insulator-metal transition. Analysis of the magnetoresistive properties of the samples in the illuminated and dark state clearly revealed that this insulator-metal transition is caused by a parallel conduction through the SrTiO3 substrate. The second part of this thesis is dedicated to the charge transport in single crystals of the uniaxial ferroelectric LNO. A comparison of the bulk conductivity of single domain crystals with the conductivity of multidomain crystals with numerous charged domain walls revealed an several orders of magnitude higher domain wall conductivity as compared to the bulk conductivity. Such domain wall conductivity could be observed in the illuminated as well as in the dark state, although the domain wall conductivity was much higher for super-bandgap illumination
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Jenderka, Marcus. „Pulsed Laser Deposition of Iridate and YBiO3 Thin Films“. Doctoral thesis, Universitätsbibliothek Leipzig, 2017. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-219334.
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Die vorliegende Arbeit befasst sich mit dem Dünnfilmwachstum der ternären Oxide Na2IrO3, Li2IrO3, Y2Ir2O7 und YBiO3. All diesen oxidischen Materialien ist gemein, dass sie Verwirklichungen sogenannter Topologischer Isolatoren oder Spin-Flüssigkeiten sein könnten. Diese neuartigen Materiezustände versprechen eine zukünftige Anwendung in der Quantencomputation, in magnetischen Speichern und in elektrischen Geräten mit geringer Leistungsaufnahme. Die Herstellung der hier gezeigten Dünnfilme ist daher ein erster Schritt zur Umsetzung dieser Anwendungen in der Zukunft. Alle Dünnfilme werden mittels gepulster Laserplasmaabscheidung auf verschiedenen einkristallinen Substraten hergestellt. Die strukturellen, optischen und elektrischen Eigenschaften der Filme werden mittels etablierter experimenteller Verfahren wie Röntgenbeugung, spektroskopischer Ellipsometrie und elektrischenWiderstandsmessungen untersucht. Die strukturellen Eigenschaften von erstmalig in der Masterarbeit des Authors verwirklichten Na2IrO3-Dünnfilmen können durch Abscheidung einer ZnO-Zwischenschicht deutlich verbessert werden. Einkristalline Li2IrO3-Dünnfilme mit einer definierten Kristallausrichtung werden erstmalig hergestellt. Die Messung der dielektrischen Funktion gibt Einblick in elektronische Anregungen, die gut vergleichbar mit Li2IrO3-Einkristallen und verwandten Iridaten sind. Des Weiteren wird aus den Daten eine optische Energielücke von ungefähr 300 meV bestimmt. In Y2Ir2O7-Dünnfilmen wird eine mögliche (111)-Vorzugsorientierung in Wachstumsrichtung gefunden. Im Vergleich mit der chemischen Lösungsabscheidung zeigen die hier mittels gepulster Laserplasmaabscheidung hergestellten YBiO3-Dünnfilme eine definierte, biaxiale Kristallausrichtung in der Wachstumsebene bei einer deutlich höheren Schichtdicke. Über die gemessene dielektrische Funktion können eine direkte und indirekte Bandlücke bestimmt werden. Deren Größe gibt eine notwendige experimentelle Rückmeldung an theoretische Berechnungen der elektronischen Bandstruktur von YBiO3, welche zur Vorhersage der oben erwähnten, neuartigen Materiezuständen verwendet werden. Nach einer Einleitung und Motivation dieser Arbeit gibt das zweite Kapitel einen Überblick über den gegenwärtigen Forschungsstand der hier untersuchten Materialien. Die folgenden zwei Kapitel beschreiben die Probenherstellung und die verwendeten experimentellen Untersuchungsmethoden. Anschließend werden für jedes Material einzeln die experimentellen Ergebnisse dieser Arbeit diskutiert. Die Arbeit schließt mit einer Zusammenfassung und einem AusblickThe present thesis reports on the thin film growth of ternary oxides Na2IrO3, Li2IrO3, Y2Ir2O7 and YBiO3. All of these oxides are candidate materials for the so-called topological insulator and spin liquid, respectively. These states of matter promise future application in quantum computation, and in magnetic memory and low-power electronic devices. The realization of the thin films presented here, thus represents a first step towards these future device applications. All thin films are prepared by means of pulsed laser deposition on various single-crystalline substrates. Their structural, optical and electronic properties are investigated with established experimental methods such as X-ray diffraction, spectroscopic ellipsometry and resistivity measurements. The structural properties of Na2IrO3 thin films, that were previously realized in the author’s M. Sc. thesis for the first time, are improved significantly by deposition of an intermediate ZnO layer. Single-crystalline Li2IrO3 thin films are grown for the first time and exhibit a defined crystal orientation. Measurement of the dielectric function gives insight into electronic excitations that compare well with single crystal samples and related iridates. From the data, an optical energy gap of about 300 meV is obtained. For Y2Ir2O7 thin films, a possible (111) out-of-plane preferential crystal orientation is obtained. Compared to chemical solution deposition, the pulsed laser-deposited YBiO3 thin films presented here exhibit a biaxial in-plane crystal orientation up to a significantly larger film thickness. From the measured dielectric function, a direct and indirect band gap energy is determined. Their magnitude provides necessary experimental feedback for theoretical calculations of the electronic structure of YBiO3, which are used in the prediction of the novel states of matter mentioned above. After the introduction and motivation of this thesis, the second chapter reviews the current state of the science of the studied thin film materials. The following two chapters introduce the sample preparation and the employed experimental methods, respectively. Subsequently, the experimental results of this thesis are discussed for each material individually. The thesis concludes with a summary and an outlook
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Wrackmeyer, Marion Sofia. „Akzeptorsubstituierte Oligothiophene und Fluorene für die Anwendung in organischen Solarzellen“. Doctoral thesis, Saechsische Landesbibliothek- Staats- und Universitaetsbibliothek Dresden, 2011. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-71009.
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In der vorliegenden Arbeit wurden Thiophenoligomere nach dem Konzept Akzeptor – Donator – Akzeptor (A-D-A) und Donator – Akzeptor – Donator (D-A-D) synthetisiert und umfassend charakterisiert. Oligothiophene unterschiedlicher Kettenlänge stellen dabei den Donatoranteil des Moleküls dar, während 2,2-Dicyanovinyle (DCV), 1,3,2-2H-Dioxaborine (DOB), 2,1,3-Benzothiadiazole (BTDA) die Akzeptorstruktur im Molekül repräsentieren. Diese Materialien sollen als Absorber in der intrinsischen Schicht von organischen Solarzellen (OSC) eingesetzt werden. Zusätzliche Untersuchungen an DOB-substituierten Fluorenen, die als Elektronentransportmaterialien in der n-Schicht von OSC Anwendung finden sollten, erwiesen sich in diesem Fall nicht als vielversprechend. Alle untersuchten Verbindungen wurden, abhängig von ihrer Löslichkeit bzw. Verdampfbarkeit im Vakuum, durch Absorption in Lösung und im dünnen Film, durch Cyclovoltammetrie (CV) und durch DFT-Rechnung charakterisiert. Die thermische Stabilität wurde durch TG/DTA-Messungen untersucht. Die Ladungsträgerbeweglichkeit der DCV-Verbindungen wurde in organischen Feldeffekttransistoren untersucht, sowie Solarzellen mit verschiedenen Schichtdicken der Quinquethiophenverbindung DCV2-5T als Donatormaterial der intrinsischen Schicht angefertigt. Eine gezielte Modifikation der Verbindungen durch Wahl des Akzeptors und die Länge des aromatischen Systems ermöglichte die Synthese von Molekülen mit abstimmbaren Eigenschaften. Eine bathochrome Verschiebung des Absorptionsmaximums kann durch eine Vergrößerung des π-Systems erreicht werden. CV-Messungen und DFT-Rechnungen zeigen, dass E(LUMO) maßgeblich vom Akzeptor bestimmt wird, während E(HOMO) mehr durch den Donatorteil des Moleküls beeinflusst wird. Diese Eigenschaften sind unabhängig vom Aufbau (A-D-A oder D-A-D) der Verbindungen. Bezüglich der thermischen Stabilität sind die D-A-D – Verbindungen gegenüber den A-D-A – Verbindungen zu favorisieren. Ein weiterer wichtiger Schlüsselpunkt der Arbeit ist die Erkenntnis, dass die bisher verwendeten Alkylketten am Rückgrat des Oligothiophens die Löcherbeweglichkeit der Verbindungen stark herabsetzen. Zwei Solarzellen in einer m-i-p– Anordnung (Metall – intrinsisch – p-dotiert) erreichen mit dem DCV2-5T (Schichtdicke 6 bzw. 10 nm) als Donatormaterial eine Effizienz von 2.8 %. Die Zellen zeichnen sich durch einen hohen Füllfaktor (bis zu 58 %) aus und erreichen eine Leerlaufspannung von bis zu 1.03 V. Die Interpretation der J-V-Kennlinien führt zu der Annahme, dass die Exzitonendiffusionslänge kürzer als 10 nm ist, weswegen es bei einer höheren Schichtdicke des Thiophens zu einer Rekombination der erzeugten Exzitonen kommtThe present thesis deals with thiophene oligomers according to the concept acceptor-donor-acceptor (A-D-A) or donor-acceptor-donor (D-A-D). Thiophenes represent the donor-part of the molecule whereas the acceptor-part can either be 2,2-dicyanovinyle (DCV), 1,3,2-2H-dioxaborine (DOB) or 2,1,3-benzothiadiazole (BTDA). These materials are supposed to work as absorbers in the intrinsic layer of an organic small molecular solar cell (OSC). Additional studies on substituted fluorenes, however, known to work as electron transport material in the n-layer of OSC, have not proved promising in this case. Depending on their solubility in organic solvents or their suitability for vacuum sublimation, all compounds were characterised by absorption measurements in solution and thin film, cyclic voltammetry (CV) and DFT-calculations. The thermal stability was determined by thermal analysis. Charge carrier mobility measurements using organic field effect transistors were applied to investigate the DCV-compounds. The quinquethiophene DCV2-5T was used in varying thicknesses as a donor material in the intrinsic absorbing layer of an OSC. Systematic variation of the compounds by applying different accepting groups and/or modifying the lengths of the aromatic systems permitted the synthesis of molecules with tunable properties. A bathochromic shift of the absorption maximum can be achieved by increasing the number of thiophene units. CV measurements and DFT calculations reveal a dependency of E(LUMO) on the accepting group whereas E(HOMO) is more influenced by the donor part of the molecule. These properties are independent from the concept A-D-A or D-A-D. Concerning thermal stability, D-A-D compounds seem to be more stable than A-D-A materials. Another important point is the knowledge that alkyl chains used so far at the backbone of the oligothiophene chain significantly decrease the hole mobility. Two OSCs arranged in an m-i-p-stack (metal – intrinsic – p-doped) with the quinquethiophene DCV2-5T (layer thickness 6 and 10 nm) both reach an efficiency of 2.8 %. They show a high fillfactor (up to 58 %) and reach an open circuit voltage of 1.03 V. Interpretation of the other parameters leads to the assumption that the exciton diffusion length of the molecule is shorter than 10 nm. This results in a recombination of the excitons in the cell with the thicker layer of DCV2-5T
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Franke, Helena. „PLD-grown ZnO-based Microcavities for Bose–Einstein Condensation of Exciton-Polaritons“. Doctoral thesis, Universitätsbibliothek Leipzig, 2012. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-98174.
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Die vorliegende Arbeit behandelt die Herstellung und optische Untersuchung von Halbleiterheterostrukturen, genauer Mikrokavitäten, in denen ein Bose–Einstein Kondensat (BEK) von sogenannten Exziton-Polaritonen im Festkörper erzeugt und beobachtet werden soll. Diese Strukturen bestehen aus zwei hochreflektierenden Braggspiegeln (BS) und einer ZnO-Kavität als aktivem Material. Zunächst wurde die Abscheidung der BS hinsichtlich genauer Schichtdickenkontrolle und Reproduzierbarkeit verbessert. Um Kavitätsschichten hinreichender Qualität herzustellen, wurden mehrere Ansätze zur Optimierung dieser planaren Schichtabscheidung mittels gepulster Laserdeposition verfolgt. Dabei kamen Techniken, wie das Ausheizen der Proben oder deren Glättung durch Ionenstrahlbeschuß zum Einsatz, um die elektronischen Eigenschaften bzw. die Oberflächen der Kavitätsschichten erheblich zu verbessern. Desweiteren wurde erfolgreich ein Verfahren entwickelt, freistehende, nahezu einkristalline ZnO-Nanodrähte mit Braggspiegeln zu ummanteln. Alle hergestellten Strukturen wurden in ihren strukturellen Eigenschaften, speziell hinsichtlich ihrer Rauhigkeit und Kristallinität, verglichen und mittels orts- und/oder winkelaufgelöster Photolumineszenzspektroskopie sowie Reflexionsmessungen bezüglich ihrer optischen Eigenschaften untersucht. Dabei konnte in fast allen Proben die starke Kopplung, welche die Grundlage für ein BEK darstellt, gezeigt werden. Hinweise für eine höhere Kopplungsstärke in den Nanodraht-basierten Mikrokavitäten wurden gefunden. Der Nachweis von BEK bis nahe Raumtemperatur gelang an der vielversprechendsten planaren Probe, die einen Qualitätsfaktor von ca. 1000 aufweist. Die Eigenschaften des BEK wurden für verschiedene Temperaturen und Detunings untersucht. Es hat sich gezeigt, daß ein negatives Detuning unerläßlich für die Bildung eines BEK in ZnO-basierten Mikrokavitäten ist. Die Impulsraumverteilung der Kondensat-Polaritonen läßt auf ausgeprägte dynamische Eigenschaften dieser Teilchen bei tiefen Temperaturen schließenThe present work covers the fabrication and optical investigation of semiconductor microcavities for Bose–Einstein condensation (BEC) of exciton-polaritons. These microcavities consist of highly reflective distributed Bragg reflectors (DBR) surrounding a ZnO-cavity as active medium. In the first step, the growth of DBRs was optimised with respect to exact thickness control and high reproducibility. For the active material, several growth strategies have been pursued, in order to optimise the conditions for the growth of planar thin films by pulsed laser deposition. Techniques like annealing or ion beam smoothing were successfuly applied in order to either improve the electronic properties or decrease the roughness of the ZnO-cavity layer. Furthermmore, a successful technology was developed in order to coat highly-crstalline free-standing ZnO nanowires with concentrical DBR shells. All samples have been investigated regarding their roughness and crystallinity as well as their optical properties. For the latter spatially and/or angular-resolved photoluminescence spectroscopy and reflection measurements have been carried out. Thereby, the strong coupling regime – being prerequisite for BEC – could be demonstrated in almost all of the synthesized structures. For the nanowire-based microcavities hints for an enhanced coupling strength have been found. In one of the planar samples, showing the high quality factor of 1000, the formation of BEC almost up to room temperature was observed and was studied as a function of temperature and detuning. Negative detuning was found to be mandatory for the formation of a BEC in ZnO-based microcavities. The distinct momentum- respective in-plane wavevector distribution of the condensate polaritons revealed a strong dynamic character of these particles at low temperatures
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Stoeck, Andrea. „Synthese und Charakterisierung lumineszenter, transparenter Dünnfilme und deren Anwendung in Gasentladungslampen“. Doctoral thesis, 2012. https://tud.qucosa.de/id/qucosa%3A26718.
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Thema der vorliegenden Arbeit war die Entwicklung und Konstruktion einer Gasentladungslampe unter Verwendung von transparenten, lumineszenten Dünnfilmen. Zunächst wurden Leuchtstoffe in nanoskaligem Maßstab hergestellt, um daraus anschließend dünne Filme herzustellen, die für Licht im sichtbaren Wellenlängenbereich durchlässig sind. Diese Filme können nach Anregung mit UV-Strahlung sichtbares Licht emittieren und eignen sich daher für den Bau einer transparenten Gasentladungslampe.
Als Leuchtstoffe kommen Verbindungen in Frage, die auch in herkömmlichen Leuchtstoffröhren verwendet werden. Dazu zählt unter anderem YVO4:Eu als viel genutzter rot emittierender Leuchtstoff und LaPO4:Ce,Tb mit charakteristischer grüner Emission. Diese beiden Verbindungen wurden zunächst als funktionalisierte Nanopartikel hergestellt. Unter Verwendung einer Mikrowelle wurden agglomeratfreie, wässrige YVO4:Eu Dispersionen synthetisiert, deren Partikel einen hydrodynamischen Durchmesser im Bereich von 45,6 nm bis 51,7 nm aufwiesen. Diese Partikel kristallisieren im tetragonalen Kristallsystem und besitzen eine Kristallitgröße zwischen 9 nm bis 10 nm. Die in wässriger Dispersion ausgelöschte Lumineszenz ist nachweisbar, nachdem die Partikel mit Aceton destablisiert wurden. Die getrockneten Pulverproben zeigen dann nach Anregung mit UV-Licht die typische rote Emission des Eu3+ mit Intensitätsmaximum bei 618 nm und besitzen eine Quantenausbeute von ca. 17,3 %. Durch eine Temperaturbehandlung bei 600 °C konnte die Kristallinität der Partikel erhöht werden. Dies führte zu einer Erhöhung der Quantenausbeute auf bis zu 37,2 %.
Die Stabilisierung der LaPO4:Ce,Tb Partikel erfolgte im Gegensatz zu YVO4:Eu aus einem Gemisch von Zitronensäure und Phosphorhexansäure. Auf diese Weise konnten stabile wässrige Dispersionen mit 39 nm (hydrodynamischer Durchmesser) großen Partikeln hergestellt werden. Allerdings konnte nicht eindeutig belegt werden, dass es sich LaPO4 mit hexagonalem Kristallsystem handelt, da die Partikel nur sehr schlecht kristallisieren. Daher ist auch die Bestimmung der Kristallitgröße nicht möglich gewesen. Fällt man die Partikel aus wässriger Dispersion aus, so ist anschließend im Fluoreszenzspektrum die charakteristische Tb3+ Lumineszenz mit Intensitätsmaximum bei = 544 nm nachweisbar. Die Kristallisierung dieser Partikel durch eine Temperaturbehandlung bei 600 °C führte zur Bildung von monoklinem LaPO4. Dabei kam es jedoch zu einem unerwünschten Nebeneffekt. Das im LaPO4:Ce,Tb enthaltene Cer wurde von Ce3+ zu Ce4+ oxidiert und damit die komplette Tb3+-Emission ausgelöscht. Dieser Vorgang ist reversibel, so dass Tempern unter reduktiven Bedingungen die Lumineszenz wieder aktivierte.
Um die Partikel in organischen Medien dispergieren zu können, wurde die Oberfläche beider Partikelsysteme mit Octylamin funktionalisiert. Die agglomeratfreien Dispersionen in THF konnten anschließend für Schleuderprozesse zur Dünnfilmerzeugung genutzt werden. Dünne Schichten von YVO4:Eu bzw. LaPO4:Ce,Tb auf Glassubstraten besaßen auch nach Tempern bei 600 °C eine sehr hohe Transmission im sichtbaren Wellenlängenbereich und emittierten charakteristische Fluoreszenz nach Anregung mit UV-Licht.
YVO4:Eu beschichtete Substrate wiesen trotz geringer Schichtdicken von ca. 350 nm hohe Quantenausbeuten in Höhe von 22,9 % auf und eignen sich hervorragend für die Verwendung in Gasentladungslampen. Dagegen sind LaPO4:Ce,Tb beschichtete Substrate problematisch, da die Lumineszenz erst durch Reduktion im Wasserstoffstrom aktiviert werden muss (Reduzierung von Ce4+ zu Ce3+).
Ziel war es, mit den hergestellten lumineszenten Dünnfilmen eine transparente Gasentladungslampe herzustellen. Bei der Planung der Konstruktion mussten viele Punkte beachtet werden. Dazu gehörte unter anderem die Art des Füllgases, das Elektrodenmaterial, die Abdichtung der Gaskammer, Messung des Kammerdrucks, Art des Dielektrikums und vor allem Spannungsversorgung. Im Verlauf mehrerer Serien wurden die hergestellten Lampen bis zu einem Prototyp laufend in Hinsicht Gasabdichtung, Gaszuführung und Druckkontrolle weiterentwickelt. Letztlich konnte eine funktionierende Gasentladungslampe gebaut werden, die nach Anlegen einer Spannung von 4 kV bei 50 kHz Licht in der Farbe des Leuchtstoffes der Schicht (rot – YVO4:Eu) emittierte.
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Splith, Daniel. „Schottky-Kontakte auf β-Galliumoxid- und Indiumoxid-Dünnfilmen: Optimierung der Probenstruktur und Modellierung der Diodenkennlinien“. Doctoral thesis, 2017. https://ul.qucosa.de/id/qucosa%3A16824.
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In der vorliegenden Arbeit werden Untersuchungen an halbleitenden β-Galliumoxid- und Indiumoxid-Dünnfilmen beschrieben. Dabei wird insbesondere auf die Realisierung von Schottky-Kontakten auf solchen Dünnfilmen, die Optimierung der sperrenden Eigenschaften dieser Kontakte durch das Verwenden vertikaler Probenstrukturen sowie die Modellierung ihrer Strom-Spannungs-Kennlinien eingegangen. Dafür wird zunächst ein im Rahmen dieser Arbeit entwickeltes Modell vorgestellt, welches verschiedene bekannte Modelle des Stromtransports durch Schottky-Kontakte sowie den Einfluss von Nichtidealitäten, wie z. B. inhomogene Barrierenhöhen oder lokale Serienwiderstände für verschiedene Strompfade, zusammenfasst und weiterhin auch das Nettodotierungsprofil und Ladeströme berücksichtigt. Bereits durch Analyse der so berechenbaren Kennlinien können in der Literatur beobachtete Effekte nachgebildet werden, welche mit bekannten Modellen nicht umfassend beschrieben werden. In den darauffolgenden beiden Kapiteln werden Untersuchungen an den β-Galliumoxid- bzw. Indiumoxid-Dünnfilmen beschrieben. Für beide Materialsysteme wird zunächst auf die Realisierung von Schottky-Kontakten auf mittels gepulster Laserdeposition gewachsenen Dünnfilmen eingegangen. Dabei wird insbesondere die Optimierung des Sperrverhaltens durch Verwendung einer vertikalen Probenstruktur untersucht. Sowohl für β-Galliumoxid- als auch für Indiumoxid-Dünnfilme kann mithilfe einer leitfähigen Rückkontaktschicht der Serienwiderstand der Schottky-Dioden verringert und somit das sperrende Verhalten verbessert werden. Für Indiumoxid wird außerdem der Einfluss einer Mg-dotierten Schicht an der Grenzfläche zum Metallkontakt untersucht. Auch diese bewirkt durch eine Verringerung des Rückwärtsstromes eine Verbesserung des sperrenden Verhaltens. Mithilfe des zuvor beschriebenen Modells wird eine genaue Analyse der gemessenen Strom-Spannungs-Kennlinien durchgeführt, die ein tieferes Verständnis der Prozesse, welche die Sperreigenschaften der Diode festlegen, erlaubt. Schließlich wird für beide Materialsysteme die Realisierung von Feldeffekttransistoren mithilfe der zuvor erwähnten Schottky-Kontakte untersucht.
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Hühn, Sebastian. „Kationen-Ordnung in ferri/ferromagnetischen perowskitischen Dünnfilmen“. Doctoral thesis, 2015. http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0022-6060-B.
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Ein großes Hindernis für die Anwendbarkeit von oxidischen Perowskiten in elektrotechnischen oder spintronischen Applikationen, ist die Größe der spezifischen Temperaturen, bei der die physikalischen Phänomene, wie Ferromagnetismus oder Hochtemperatur-Supraleitung, beobachtet werden können. Die physikalischen Eigenschaften der Perowskite zeigen eine Abhängigkeit von der Ordnung der verschiedenartigen Metallionen in mehrkomponentigen Systemen. Die Abhängigkeit ergibt sich durch den Einfluss der Metallionen auf die Elektronenkonfiguration und elastischen Verspannung innerhalb des Materials. Man spricht in diesem Zusammenhang auch von der Kontrolle der Füllung und der Bandbreite der elektronischen Bänder im Material durch die Wahl der Metallionen. Die Zielsetzung dieser Arbeit ist die Präparation und Charakterisierung von künstlich A-Platz geordneten schmal- und breitbandigen Manganat Dünnfilmen als auch von natürlich B-Platz geordneten ferro-/ferrimagnetischen doppelperowskitischen Dünnfilmen. Für die Präparation der dünnen Schichten wurde die unkonventionelle Metallorganischen Aerosol Deposition (MAD) verwendet. Es konnte gezeigt werden, dass diverse künstlich oder natürlich Kationengeordnete Perowskite mit der MAD Technologie präpariert werden können. Die lagenweise A-Platz Ordnung in Manganaten führt, über die Modulation der Gitterverspannung und der Elektronenbesetzung im eg-Band der Manganionen, zu modifizierten elektronischen und magnetischen Eigenschaften. In schmalbandigen CMR Manganaten wurde die PS und somit der CMR über die Ordnung beeinflusst, während in breitbandigen CMR Manganaten ein Weg aufgezeigt werden konnte, der zu Übergangstemperaturen TC > 370K führen kann. In geordneten, ferromagnetischen Doppelperowskiten wurde der Einfluss und die Anwesenheit von Antiphasen-Grenzen dargelegt. Über die Einführung einer aktiven Valenz-Kontrolle, konnte die Präparation von halbmetallischen, ferrimagnetischen Doppelperowskiten mit der MAD Technologie ermöglicht werden.
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Srba, Melanie. „Mikrostruktur und elektrischer Transport von Sr1-xCaxRuO3-Dünnfilmen – Der Weg zur Aufdeckung des Fermiflüssigkeitgrundzustandes in CaRuO3“. Doctoral thesis, 2018. http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-002E-E4B9-3.
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Kneiß, Max. „Combinatorial Pulsed Laser Deposition Employing Radially-Segmented Targets: Exploring Orthorhombic (InxGa1−x)2O3 and (AlxGa1−x)2O3 Towards Superlattice Heterostructures“. 2020. https://ul.qucosa.de/id/qucosa%3A73155.
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Die vorliegende Arbeit beschreibt den Verlauf der Forschung von der Entwicklung einer neuartigen Methode der gepulsten Laser-Plasmaabscheidung (PLD) über die Untersuchung der ternären In- und Al-Legierungssysteme von metastabilem orthorhombischen κ-Ga2O3 auf der Basis dieser Methode hin zu Multi-Quantengraben (QW) Supergitter (SL) Heterostrukturen für transparente Quantengrabeninfrarotphotodetektoren (QWIPs). Im ersten Teil wird die Methode, welche vertical continuous composition spread (VCCS) PLD genannt wird, eingeführt und am MgxZn1−xO Legierungssystem erprobt. Die Methode erlaubt die Kontrolle der Komposition von Dünnfilmen über die radiale Position des PLD Laserspots auf der Targetoberfläche. Das ist eine wichtige Voraussetzung für die Bestimmung der kompositionsabhängigen Eigenschaften der Legierungssysteme und für präzise Profile der physikalischen Eigenschaften in Wachstumsrichtung für das Design von Bauelementen. Die Dünnfilme mit 0 ≤ x ≤ 0.4 zeigen die gleichen Eigenschaften wie solche, die mit Standard-PLD abgeschieden wurden. Numerische Modelle werden präsentiert, welche die Dünnfilmkomposition exakt vorhersagen. Im zweiten Teil werden κ-Ga2O3 Dünnfilme durch die Beigabe von Zinn während des PLD Prozesses stabilisiert. Die Dünnfilme weisen hohe kristalline Qualität, glatte Oberflächen und große Bandlücken (Eg ≈ 4.9 eV) auf. Ein Wachstumsmodell wird präsentiert, welches Zinn als Oberflächenschicht beschreibt. Im dritten Teil werden die In- und Al-Legierungssysteme von κ-Ga2O3 mittels VCCS PLD untersucht. Die Löslichkeitsgrenzen xIn <~ 0.35 und xAl <~ 0.65 sind die höchsten bislang berichteten. In- und out-of-plane Gitterkonstanten wurden in Abhängigkeit der Zusammensetzung bestimmt und Eg konnte von 4.1 eV bis 6.4 eV variiert werden. Die Position des Valenzbandmaximums wird als unabhängig von der Komposition gezeigt, womit die Variation in Eg den Leitungsbandunterschieden gleicht und Detektionsbereiche vom fernen IR bis in das Sichtbare für QWIP-Anwendungen bedeutet. Berechnungen anhand dieser Ergebnisse ergeben Polarisationsladungsdichten an Grenzflächen von Heterostrukturen gleich oder höher derer im etablierten AlGaN/GaN System, welche wichtig zur Polarisationsdotierung zur Besetzung des Grundzustandes in QWIPs sind. Dies bestätigt das große Potential der κ-Phase. Im letzten Teil werden erste kohärent gewachsene κ-(AlxGa1−x)2O3/Ga2O3 SL Strukturen untersucht. Glatte Grenzflächen im Bereich weniger Monolagen werden gezeigt und es konnten kritische Dicken für die κ-Ga2O3 QW Schichten bestimmt werden, die für QWIP-Anwendungen genügen.The presented thesis describes the research path from the development of a novel pulsed laser deposition (PLD) technique over the exploration of the ternary In- and Al-alloy systems of metastable orthorhombic κ-Ga2O3 employing this technique towards multi-quantum well (QW) superlattice (SL) heterostructures for solar-blind quantum well infrared photodetector (QWIP) applications. In the first part, the PLD technique called vertical continuous composition spread (VCCS) PLD employing radially-segmented targets is established and tested on the well-known MgxZn1−xO alloy system. The technique enables direct control of the chemical composition of thin films by a variation of the radial position of the PLD laser spot on the target surface. This is a prerequisite for a discrete compositional screening of alloy properties and the exact tailoring of physical parameters in growth direction for heterostructure device design. The resulting thin films with 0 ≤ x ≤ 0.4 exhibit the same quality as thin films deposited by standard PLD and numerical models are presented that precisely predict the thin film composition. In the second part, κ-Ga2O3 thin films are stabilized by the addition of tin in the PLD process. The thin films show a high crystalline quality, smooth surfaces and large bandgaps (Eg ≈ 4.9 eV). A growth model is proposed based on tin acting as surfactant. In the third part, the In- and Al-alloy systems of κ-Ga2O3 are explored by VCCS PLD. Solubility limits of xIn <~ 0.35 and xAl <~ 0.65 are the highest reported to date. In- and out-of-plane lattice constants were determined as function of alloy composition and bandgap engineering from 4.1 eV to 6.4 eV is feasible within these limits. The energetic position of the valence band maximum was found independent on chemical composition such that the change in bandgap equals the conduction band offset rendering wavelength ranges from far IR to the visible spectral range in QWIP applications possible. Calculations based on these results found polarization charge densities at the interfaces of corresponding heterostructures on par or larger than for the established AlGaN/GaN system important for polarization doping to populate the ground state in QWIPs. This corroborates the high potential of the κ-phase. In the last part, first coherently grown κ-(AlxGa1−x)2O3/Ga2O3 SL heterostructures are presented. Smooth interfaces of the order of a few monolayers are confirmed and critical thicknesses for coherent growth of the Ga2O3 QW layer are found to be sufficient for QWIP applications.
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Müller, Stefan. „Schottky-Kontakte auf Zinkoxid- und β-Galliumoxid-Dünnfilmen: Barrierenformation, elektrische Eigenschaften und Temperaturstabilität: Schottky-Kontakte auf Zinkoxid- und β-Galliumoxid-Dünnfilmen:Barrierenformation, elektrische Eigenschaften und Temperaturstabilität“. Doctoral thesis, 2015. https://ul.qucosa.de/id/qucosa%3A14830.
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Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Untersuchung von Schottky-Kontakten auf halbleitenden Zinkoxid- und β-Galliumoxid-Dünnfilmen. Nach einer kurzen Einführung in die verwendeten Materialsysteme und die Theorie von Schottky-Kontakten werden die Eigenschaften von verschiedenartig hergestellten Schottky-Kontakten auf Zinkoxid aufgezeigt. Dazu werden typischerweise Strom-Spannungs- und Kapazitäts-Spannungs-Messungen genutzt. Für die Zinkoxid-basierten Schottky-Kontakte konnte anhand verschiedenartig hergestellter Schottky-Kontakte gezeigt werden, dass deren Barrierenformation maßgeblich von Sauerstoffvakanzen nahe der Metall-Halbleiter-Grenzfläche beeinflusst wird. Zur Realisierung von Galliumoxid-basierten Schottky-Kontakten wurden zunächst die Eigenschaften von undotierten und Silizium-dotierten Galliumoxid-Dünnfilmen untersucht. Diese Dünnfilme sind mittels gepulster Laserabscheidung auf c-plane Saphir hergestellt. Als Prozessparameter sind in dieser Arbeit die Wachstumstemperatur, der Sauerstoffpartialdruck in der Kammer und der Silizumgehalt bspw. in Bezug auf Leitfähigkeit, Oberflächenmorphologie oder Kristallinität zur Realisierung von Schottky-Kontakten optimiert. Auf diesen Dünnfilmen wurden mit verschiedenen Herstellungsverfahren, wie thermischer Verdampfung, (reaktiver) Kathodenzerstäubung oder (reaktiver) Distanz-Kathodenzerstäubung, Metall- bzw. Metalloxid-Schottky-Kontakte aufgebracht. Dabei werden unter anderem die elektrischen Eigenschaften direkt nach der Herstellung und deren Entwicklung im weiteren zeitlichen Verlauf untersucht. Des Weiteren werden die Temperaturstabilität oder aber die Spannungsstabilität der Schottky-Kontakte studiert. Ein Vergleich zu Schottky-Kontakten auf β-Galliumoxid-Volumenmaterial wird anhand mittels reaktiver Distanz-Kathodenzerstäubung hergestellter Platinoxid-Dioden durchgeführt.
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Maas, Michael [Verfasser]. „Biomimetische Bildung von Dünnfilmen an Lipid-Monoschichten / vorgelegt von Michael Maas“. 2008. http://d-nb.info/997388919/34.
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Kraschinski, Sven [Verfasser]. „Chromtelluride : Dünnfilm versus "Bulk" ; David gegen Goliath? / vorgelegt von Sven Kraschinski“. 2002. http://d-nb.info/972041206/34.
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Brunkahl, Oliver [Verfasser]. „Präparation von Oxynitrid-Dünnfilmen des Niobs durch rapid thermal processing (RTP) / von Oliver Brunkahl“. 2010. http://d-nb.info/1009773542/34.
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Evers, Johannes [Verfasser]. „Mikrofluidische Dünnfilm-Drucksensoren mit Kunststoffgehäuse und Kreisplatten aus Glas oder Nickel / von Johannes Evers“. 2007. http://d-nb.info/986817252/34.
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Faltermeier, Daniel [Verfasser]. „Ellipsometrie an organischen Dünnfilmen und Einkristallen zur Bestimmung der optischen und strukturellen Eigenschaften / vorgelegt von Daniel Faltermeier“. 2007. http://d-nb.info/985839783/34.
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Lourandakis, Errikos [Verfasser]. „Frequency agile microwave circuits based on ferroelectric thin-film varactors = Frequenzagile Mikrowellenschaltungen auf der Basis ferroelektrischer Dünnfilm-Varaktoren / vorgelegt von Errikos Lourandakis“. 2009. http://d-nb.info/994002300/34.
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Jenderka, Marcus. „Growth and Properties of Na2IrO3 Thin Films“. Master's thesis, 2012. https://ul.qucosa.de/id/qucosa%3A14685.
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The layered honeycomb lattice iridate Na2IrO3 is a novel candidate material for either a topological insulator or spin liquid. These states of matter are one possible starting point for the future realization of scalable quantum computation, but may also find application in magnetic memory or low-power electronic devices. This thesis reports on the pulsed laser deposition of high-quality heteroepitaxial (001)-oriented Na2IrO3 thin films with well-defined in-plane epitaxial relationship on 5-by-5 and 10-by-10 square millimeter single-crystalline sapphire, YAlO3 and zinc oxide substrates. Three-dimensional Mott variable range hopping is the dominant conduction mechanism between 40 and 300 K. Moreover, a signature of the proposed topological insulator phase is found in magnetoresistance by observation of the weak antilocalization effect that is associated with topological surafce states. Compared to single crystals, a smaller, 200-meV optical gap
in Na2IrO3 thin films is found by Fourier-transform infrared transmission spectroscopy.
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Scherff, Malte. „Elektrischer Transport und remanentes Widerstandsschalten in \(Pt-Pr_{0.7}Ca_{0.3}MnO_3-Pt\) Sandwichstrukturen“. Doctoral thesis, 2015. http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0028-8661-2.
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Diese Arbeit behandelt mögliche Ursachen der reversiblen Änderung des elektrischen Widerstandes von Praseodym-Kalzium-Manganat (PCMO) durch elektrische Spannungspulse. Für diesen Widerstandsschalteffekt werden entweder chemische oder rein strukturelle Änderungen im PCMO angenommen. In den Experimenten liegt das PCMO als gesputterter Dünnfilm in einem Sandwichkontakt zwischen zwei Edelmetallelektroden vor, wobei die Kontaktflächen durch Strukturierung nur wenige µm² betragen. Um insbesondere die elektrischen Transporteigenschaften der Kontakte und den Einfluss der Grenzflächen zwischen Oxid und Elektroden zu untersuchen, wurden elektrische Charakterisierungen der Sandwichkontakte bei verschiedenen elektrischen Feldstärken, Temperaturen und Magnetfeldern für verschiedene Herstellungsparameter des PCMOs und der Elektroden durchgeführt.
Entgegen der üblichen Annahme von Raumladungszonen als bestimmender Faktor des Grenzflächenwiderstandes wurde sowohl in den Grenzflächenwiderständen als auch im Volumenanteil des Films ein elektrischer Transport durch kleine Polaronen beobachtet, wie er von PCMO-Volumenproben bekannt ist. Die damit verbundene Spannungsabhängigkeit der polaronischen Leitfähigkeit, die Änderungen durch elektrisch bzw. magnetisch induzierte kolossale Widerstandseffekte (CER bzw. CMR) sowie negativ-differentielle Effekte in Widerstand bzw. Leitfähigkeit durch Joulesche Erwärmung konnten in den komplexen, stark nicht-linearen Kennlinien zugeordnet werden. Die Befunde legen ein heterogenes Modell für den Grenzflächenwiderstand nahe: Präparationsbedingte, erhöhte Defektdichten, wie z.B. durch Sauerstoffleerstellen, führen lokal zu einem defektinduzierten Metall-Isolator-Übergang und damit zu elektrisch isolierenden Bereichen. Die verbleibenden Bereiche zeigen hingegen noch die Transporteigenschaften von nahezu defektfreien, gut leitfähigem PCMO und bestimmen über ihren effektiven Querschnitt den Grenzflächenwiderstand.
Die bei hohen elektrischen Spannungen auftretenden remanenten Schalteffekte konnten einem einzigen Schaltmechanismus mit klar definierter Schaltpolarität zugeordnet werden, obwohl er an beiden Grenzflächen auch gleichzeitig auftreten und sich damit zusammen mit Relaxation- bzw. Akkumulationseffekten in komplexen Widerstandsänderungen überlagern kann. Weder die Wahl der Herstellungsparameter für die PCMO-Schicht noch der Oberelektrode verändern den generellen Schaltmechanismus, wodurch ein struktureller Mechanismus z.B. auf Basis einer empfindlichen langreichweitigen Ladungsordnung im Vergleich zu einer chemischen Änderung sehr unwahrscheinlich wird. Die gemachten Beobachtungen, insbesondere Schaltpolarität und Zeitabhängigkeiten, sind prinzipiell kompatibel mit einer feldgetriebenen Sauerstoff(leerstellen)migration. Hierzu könnte auch die experimentell beobachtete, im Einklang mit Simulationsergebnissen stehende, starke Joulesche Erwärmung während des Schaltens beitragen. Durch eine Änderung der Sauerstoffleerstellenverteilung könnten lokal an den Grenzflächen defektinduzierte Metall-Isolator-Übergänge auftreten, so dass der Widerstandhub als eine Änderung des effektiven Querschnitts der leitfähigen Bereiche an den Grenzflächen zu interpretieren wäre.
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Schmidt, Florian. „Raumladungszonenspektroskopische Methoden zur Charakterisierung von weitbandlückigen Halbleitern“. Doctoral thesis, 2014. https://ul.qucosa.de/id/qucosa%3A13079.
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Die Arbeit befasst sich mit der Untersuchung von weitbandlückigen Halbleitern über raumladungszonenspektroskopische Methoden. Dabei liegt der Schwerpunkt auf der Detektion von elektronisch und optisch aktiven Defektzuständen in solchen Materialien. Die Experimente wurden exemplarisch an dem II-VI Halbleiter Zinkoxid (ZnO) durchgeführt, welcher inform von Volumenkristallen, Mikronadeln und Dünnfilmen zur Verfügung stand. Raumladungszonen wurden über Schottky-Kontakte realisiert. Nach einer Einführung in die Theorie der Raumladungszonenspektroskopie wird ein Überblick über Defekte in verschiedenartig gezüchteten ZnO gegeben. Dazu werden die Standardverfahren Strom-Spannungs-Messung, Kapazitäts-Spannungs-Messung, Thermische Admittanz- Spektroskopie (TAS) und Deep Level Transient Spectroscopy (DLTS) verwendet. Ergänzend wurden die auf weitbandlückige Halbleiter ausgelegten Verfahren Low Rate Deep Level Transient Spectroscopy (LR-DLTS) und Deep Level Optical Spectroscopy (DLOS) eingesetzt, mit welchen es möglich ist Defektzustände in der gesamten Bandlücke von ZnO nachzuweisen. Für die untersuchten Störstellenniveaus konnten somit die thermische Aktivierungsenergie, Einfangquerschnitte freier Ladungsträger und Photoionisationsquerschnitte bestimmt werden.
Typischerweise werden tiefe Defekte durch die Bestrahlung mit hochenergetischen Protonen erzeugt. Derartige Behandlungen wurden an binären ZnO- und ternären (Mg,Zn)ODünnfilmen durchgeführt, wobei die Generationsrate eines Defektes über Variation der verwendeten Strahlungsdosis bestimmt wurde. Ionenimplantationen spielen eine große Rolle im Herstellungsprozess von Bauelementen, sind jedoch für ZnO nicht etabliert. Die Auswirkung der Implantation von inerten Argon-Ionen, sowie die nachträgliche thermische Behandlung auf die Konzentration intrinsischer Defekte wurde untersucht. Zink- und Sauerstoff-Implantationen bewirken, neben der Generation von Defekten, eine lokale Änderung der Stöchiometrie. Durch einen Vergleich der Defektkonzentrationen nach Zn-, O-, Ne- und Ar-Implantation können Rückschlüsse auf die chemische Natur intrinsischer Defekte geschlossen werden.:1 Einleitung
I Grundlagen
2 Elektronische Eigenschaften von Defekten in Halbleitern
2.1 Typen und Klassifizierung von Defekten
2.2 Lokalisierte Zustände in Halbleitern
2.2.1 Donatoren und Akzeptoren
2.2.2 Flache Defekte und effektive Masse-Näherung
2.2.3 Tiefe Defekte
2.3 Besetzungsstatistik und Ratengleichungen
2.3.1 Thermische Emission
2.3.2 Optische Emission
2.3.3 Nichtstrahlender Einfang und Multiphononen Emission
2.3.4 Arrhenius Auswertung
2.3.5 Zeitentwicklung des Besetzungsgrades
3 Raumladungszonenspektroskopie
3.1 Metall-Halbleiter-Kontakte
3.2 Kapazitätstransienten
3.3 Kapazitäts-Spannungs-Messungen (C(U))
3.4 Thermische Admittanz Spektroskopie (TAS)
3.5 Deep level transient spectroscopy (DLTS)
3.6 Konzentrationsbestimmung
3.7 Laplace-Deep level transient spectroscopy (LDLTS)
3.7.1 Entstehung des LDLTS-Signals
3.7.2 Einschränkungen der Methode
3.8 Deep level optical spectroscopy (DLOS)
4 Die Halbleiter ZnO und MgZnO
4.1 Kristallstruktur und Gitterparameter
4.2 Bandstruktur
4.3 ZnO als transparentes leitendes Oxid
4.4 Defekte in ZnO
5 Probenherstellung und Charakterisierung
5.1 ZnO-Züchtung
5.1.1 ZnO-Volumenkristalle
5.1.2 ZnO-Dünnfilme
5.2 Kathodenzerstäubung
5.3 Protonenbestrahlung und Ionenimplantation
5.3.1 Bremsquerschnitt
5.3.2 Protonenbestrahlung
5.3.3 Ionenimplantation
5.4 Probenaufbau und Schottky-Kontakte
5.5 Raumladungszonenspektroskopie-Messplatz
5.6 Rasterkraftmikroskopie
5.7 Kelvinsondenkraftmikroskopie
5.8 Röntgendiffraktometrie
5.9 Photolumineszenzspektroskopie
II Charakterisierung züchtungsinduzierter Defekte
6 Defekte in ZnO-Volumenkristallen und -Dünnfilmen
6.1 Elektrische Eigenschaften
6.2 Thermische Admittanz-Spektroskopie
6.3 Deep-level transient spectroscopy
6.4 E3 und E3’ in ZnO Dünnfilmen
6.4.1 Low Rate – DLTS
6.4.2 Laplace-DLTS
6.4.3 thermisch aktivierter Einfang von E3’
6.5 Einfluss thermischer Nachbehandlung
6.6 Einfluss der Züchtungstemperatur
6.7 Die Meyer-Neldel Regel
6.8 E7, TH1 und T4 in ZnO – DLOS
6.8.1 Raumtemperatur DLOS des ZnO-Volumenkristall
6.8.2 Raumtemperatur DLOS des ZnO-Dünnfilm
6.8.3 DLOS-Messungen bei tiefen Temperaturen
6.9 Optische Anregung von E3’ in ZnO-Dünnfilmen
7 Defekte in (Mg,Zn)O-Dünnfilmen
7.1 (Mg,Zn)O-Dünnfilme auf a-Saphir
7.2 Photolumineszenz
7.3 XRD
7.4 DLTS-Untersuchungen
7.5 E3 in verspannten (Mg,Zn)O-Filmen
7.6 DLOS – T4 und TH1 in (Mg,Zn)O-Dünnfilmen
7.7 Zusammenfassung
8 Einfluss der Wachtumsorientierung auf die Defektstruktur von ZnO-Dünnfilmen
8.1 ZnO-Dünnfilme auf a-, m- und r-Saphir
8.2 Strukturelle Eigenschaften
8.3 Photolumineszenz
8.4 Elektrische Eigenschaften
8.5 Defektsignaturen
III Charakterisierung strahlungsinduzierter Defekte
9 Protonenbestrahlung an (Mg,Zn)O-Dünnfilmen
9.1 Der E4-Defekt in ZnO – Stand der Literatur
9.2 E4 in polaren (Mg,Zn)O-Dünnfilmen
9.2.1 Probenaufbau und Protonenbestrahlung
9.2.2 Elektrische Eigenschaften
9.2.3 DLTS-Untersuchungen
9.3 E4 in unpolaren ZnO-Dünnfilmen
9.4 Zusammenfassung
10 Defekte in Argon-implantierten ZnO-Dünnfilmen
10.1 Probenstruktur und Ionenimplantation
10.2 Thermische DLTS
10.3 DLTS mit monochromatischer Anregung
11 Defekte in Zn- und O-implantierten ZnO-Dünnfilmen
11.1 Proben und Ionenimplantation
11.2 Nettodotierkonzentration
11.3 Thermische DLTS
11.4 DLOS
11.5 Defekte mit geringen Konzentrationen – E470 und E390
12 Zusammenfassung und Ausblick
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Jenderka, Marcus. „Pulsed Laser Deposition of Iridate and YBiO3 Thin Films“. Doctoral thesis, 2016. https://ul.qucosa.de/id/qucosa%3A15345.
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Die vorliegende Arbeit befasst sich mit dem Dünnfilmwachstum der ternären Oxide Na2IrO3, Li2IrO3, Y2Ir2O7 und YBiO3. All diesen oxidischen Materialien ist gemein, dass sie Verwirklichungen sogenannter Topologischer Isolatoren oder Spin-Flüssigkeiten sein könnten. Diese neuartigen Materiezustände versprechen eine zukünftige Anwendung in der Quantencomputation, in magnetischen Speichern und in elektrischen Geräten mit geringer Leistungsaufnahme. Die Herstellung der hier gezeigten Dünnfilme ist daher ein erster Schritt zur Umsetzung dieser Anwendungen in der Zukunft. Alle Dünnfilme werden mittels gepulster Laserplasmaabscheidung auf verschiedenen einkristallinen Substraten hergestellt. Die strukturellen, optischen und elektrischen Eigenschaften der Filme werden mittels etablierter experimenteller Verfahren wie Röntgenbeugung, spektroskopischer Ellipsometrie und elektrischenWiderstandsmessungen untersucht.
Die strukturellen Eigenschaften von erstmalig in der Masterarbeit des Authors verwirklichten Na2IrO3-Dünnfilmen können durch Abscheidung einer ZnO-Zwischenschicht deutlich verbessert werden. Einkristalline Li2IrO3-Dünnfilme mit einer definierten Kristallausrichtung werden erstmalig hergestellt. Die Messung der dielektrischen Funktion gibt Einblick in elektronische Anregungen, die gut vergleichbar mit Li2IrO3-Einkristallen und verwandten Iridaten sind. Des Weiteren wird aus den Daten eine optische Energielücke von ungefähr 300 meV bestimmt. In Y2Ir2O7-Dünnfilmen wird eine mögliche (111)-Vorzugsorientierung in Wachstumsrichtung gefunden. Im Vergleich mit der chemischen Lösungsabscheidung zeigen die hier mittels gepulster Laserplasmaabscheidung hergestellten YBiO3-Dünnfilme eine definierte, biaxiale Kristallausrichtung in der Wachstumsebene bei einer deutlich höheren Schichtdicke. Über die gemessene dielektrische Funktion können eine direkte und indirekte Bandlücke bestimmt werden. Deren Größe gibt eine notwendige experimentelle Rückmeldung an theoretische Berechnungen der elektronischen Bandstruktur von YBiO3, welche zur Vorhersage der oben erwähnten, neuartigen Materiezuständen verwendet werden.
Nach einer Einleitung und Motivation dieser Arbeit gibt das zweite Kapitel einen Überblick über den gegenwärtigen Forschungsstand der hier untersuchten Materialien. Die folgenden zwei Kapitel beschreiben die Probenherstellung und die verwendeten experimentellen Untersuchungsmethoden. Anschließend werden für jedes Material einzeln die experimentellen Ergebnisse dieser Arbeit diskutiert. Die Arbeit schließt mit einer Zusammenfassung und einem Ausblick.The present thesis reports on the thin film growth of ternary oxides Na2IrO3, Li2IrO3, Y2Ir2O7 and YBiO3. All of these oxides are candidate materials for the so-called topological insulator and spin liquid, respectively. These states of matter promise future application in quantum computation, and in magnetic memory and low-power electronic devices. The realization of the thin films presented here, thus represents a first step towards these future device applications. All thin films are prepared by means of pulsed laser deposition on various single-crystalline substrates. Their structural, optical and electronic properties are investigated with established experimental methods such as X-ray diffraction, spectroscopic ellipsometry and resistivity measurements. The structural properties of Na2IrO3 thin films, that were previously realized in the author’s M. Sc. thesis for the first time, are improved significantly by deposition of an intermediate ZnO layer. Single-crystalline Li2IrO3 thin films are grown for the first time and exhibit a defined crystal orientation. Measurement of the dielectric function gives insight into electronic excitations that compare well with single crystal samples and related iridates. From the data, an optical energy gap of about 300 meV is obtained. For Y2Ir2O7 thin films, a possible (111) out-of-plane preferential crystal orientation is obtained. Compared to chemical solution deposition, the pulsed laser-deposited YBiO3 thin films presented here exhibit a biaxial in-plane crystal orientation up to a significantly larger film thickness. From the measured dielectric function, a direct and indirect band gap energy is determined. Their magnitude provides necessary experimental feedback for theoretical calculations of the electronic structure of YBiO3, which are used in the prediction of the novel states of matter mentioned above. After the introduction and motivation of this thesis, the second chapter reviews the current state of the science of the studied thin film materials. The following two chapters introduce the sample preparation and the employed experimental methods, respectively. Subsequently, the experimental results of this thesis are discussed for each material individually. The thesis concludes with a summary and an outlook.
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Wrackmeyer, Marion Sofia. „Akzeptorsubstituierte Oligothiophene und Fluorene für die Anwendung in organischen Solarzellen“. Doctoral thesis, 2010. https://tud.qucosa.de/id/qucosa%3A25632.
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In der vorliegenden Arbeit wurden Thiophenoligomere nach dem Konzept Akzeptor – Donator – Akzeptor (A-D-A) und Donator – Akzeptor – Donator (D-A-D) synthetisiert und umfassend charakterisiert. Oligothiophene unterschiedlicher Kettenlänge stellen dabei den Donatoranteil des Moleküls dar, während 2,2-Dicyanovinyle (DCV), 1,3,2-2H-Dioxaborine (DOB), 2,1,3-Benzothiadiazole (BTDA) die Akzeptorstruktur im Molekül repräsentieren.
Diese Materialien sollen als Absorber in der intrinsischen Schicht von organischen Solarzellen (OSC) eingesetzt werden. Zusätzliche Untersuchungen an DOB-substituierten Fluorenen, die als Elektronentransportmaterialien in der n-Schicht von OSC Anwendung finden sollten, erwiesen sich in diesem Fall nicht als vielversprechend. Alle untersuchten Verbindungen wurden, abhängig von ihrer Löslichkeit bzw. Verdampfbarkeit im Vakuum, durch Absorption in Lösung und im dünnen Film, durch Cyclovoltammetrie (CV) und durch DFT-Rechnung charakterisiert. Die thermische Stabilität wurde durch TG/DTA-Messungen untersucht. Die Ladungsträgerbeweglichkeit der DCV-Verbindungen wurde in organischen Feldeffekttransistoren untersucht, sowie Solarzellen mit verschiedenen Schichtdicken der Quinquethiophenverbindung DCV2-5T als Donatormaterial der intrinsischen Schicht angefertigt. Eine gezielte Modifikation der Verbindungen durch Wahl des Akzeptors und die Länge des aromatischen Systems ermöglichte die Synthese von Molekülen mit abstimmbaren Eigenschaften. Eine bathochrome Verschiebung des Absorptionsmaximums kann durch eine Vergrößerung des π-Systems erreicht werden. CV-Messungen und DFT-Rechnungen zeigen, dass E(LUMO) maßgeblich vom Akzeptor bestimmt wird, während E(HOMO) mehr durch den Donatorteil des Moleküls beeinflusst wird. Diese Eigenschaften sind unabhängig vom Aufbau (A-D-A oder D-A-D) der Verbindungen. Bezüglich der thermischen Stabilität sind die D-A-D – Verbindungen gegenüber den A-D-A – Verbindungen zu favorisieren. Ein weiterer wichtiger Schlüsselpunkt der Arbeit ist die Erkenntnis, dass die bisher verwendeten Alkylketten am Rückgrat des Oligothiophens die Löcherbeweglichkeit der Verbindungen stark herabsetzen. Zwei Solarzellen in einer m-i-p– Anordnung (Metall – intrinsisch – p-dotiert) erreichen mit dem DCV2-5T (Schichtdicke 6 bzw. 10 nm) als Donatormaterial eine Effizienz von 2.8 %. Die Zellen zeichnen sich durch einen hohen Füllfaktor (bis zu 58 %) aus und erreichen eine Leerlaufspannung von bis zu 1.03 V. Die Interpretation der J-V-Kennlinien führt zu der Annahme, dass die Exzitonendiffusionslänge kürzer als 10 nm ist, weswegen es bei einer höheren Schichtdicke des Thiophens zu einer Rekombination der erzeugten Exzitonen kommt.:Abstract 1
Kurzfassung 2
Tagungsbeiträge und Veröffentlichungen 3
1 Einleitung und Problemstellung 5
2 Physikalische Grundlagen 9
2.1 Organische Halbleiter 9
2.2 Aufbau und Funktionsweise organischer Solarzellen 11
2.3 Wichtige Parameter zur Charakterisierung organischer Solarzellen 16
2.4 Messmethoden zur Bestimmung der Grenzorbitale 17
2.4.1 Cyclovoltammetrie (CV) 17
2.4.2 DFT-Rechnungen 22
3 Motivation 25
4 Bisheriger Kenntnisstand 29
4.1 Absorbermaterialien der intrinsischen Schicht 29
4.1.1 Phthalocyanine (MPc (M = Zn, Cu)) 29
4.1.2 Oligothiophene 31
4.1.3 Fulleren C60 33
4.2 n-Leiter 35
4.2.1 Fulleren C60 (dotiert) 35
4.2.2 Bathophenanthrolin (BPhen) und Bathocuproin (BCP) 36
4.2.3 Transparenter n-Leiter: Naphthalentetracarboxyl Dianhydrid (NTCDA) 38
4.3 „Bandgap engineering“ – Zusammenspiel zwischen Donator und Akzeptor 39
4.3.1 Dicyanovinyle 41
4.3.2 1,3,2-(2H)-Dioxaborine 41
4.3.3 2,1,3-Benzothiadiazole 43
4.4 Thiophene 44
4.4.1 Ringaufbauende Reaktionen 44
4.4.2 Substitutionsmöglichkeiten am Thiophen 47
4.4.3 Übergangsmetallkatalysierte Kupplungsreaktionen zum Aufbau von
Oligothiophenketten 48
4.5 Fluorene 49
5 Ergebnisse und Diskussion 51
5.1 Akzeptorsubstituierte Oligothiophene 51
5.1.1 Akzeptor-Donator-Akzeptor-Strukturen 51
5.1.1 Donator-Akzeptor-Donator-Strukturen 57
5.2 Fluorene 64
5.3 Unsymmetrische Donator-Akzeptor-Verbindungen mit neuen Akzeptoren – Ausgangspunkt für zukünftige Forschung 65
5.4 Auswertung und Vergleich physikalischer Messungen 66
5.4.1 Absorptionsmessungen in Lösung und im Film 66
5.4.2 Ergebnisse aus Cyclovoltammetrie-Messungen 75
5.4.3 Ergebnisse aus DFT-Rechnungen 85
5.4.4 Thermogravimetrie und Differentialthermoanalyse-Messungen 91
5.4.5 Beweglichkeitsmessungen 104
5.4.6 Eintragung der erhaltenen Ergebnisse ins Spinnennetzdiagramm und ihre Bewertung 107
5.4.7 Solarzelle mit DCV2-5T 116
6 Zusammenfassung und Ausblick 121
6.1 Zusammenfassung 121
6.2 Ausblick 123
7 Experimenteller Teil 125
7.1 Allgemeine Angaben 125
7.2 Synthese und Charakterisierung der akzeptorsubstituierten Oligomere 128
7.3 Synthese und Charakterisierung der Fluorenverbindungen 160
7.4 Synthese und Charakterisierung unsymmetrischer Donator-Akzeptor-Verbindungen mit neuen Akzeptoren 167
8 Anhang 173
8.1 Abkürzungs- und Trivialnamenverzeichnis 173
8.2 Literaturverzeichnis 176
Danksagung 181
Versicherung 183The present thesis deals with thiophene oligomers according to the concept acceptor-donor-acceptor (A-D-A) or donor-acceptor-donor (D-A-D). Thiophenes represent the donor-part of the molecule whereas the acceptor-part can either be 2,2-dicyanovinyle (DCV), 1,3,2-2H-dioxaborine (DOB) or 2,1,3-benzothiadiazole (BTDA). These materials are supposed to work as absorbers in the intrinsic layer of an organic small molecular solar cell (OSC). Additional studies on substituted fluorenes, however, known to work as electron transport material in the n-layer of OSC, have not proved promising in this case. Depending on their solubility in organic solvents or their suitability for vacuum sublimation, all compounds were characterised by absorption measurements in solution and thin film, cyclic voltammetry (CV) and DFT-calculations. The thermal stability was determined by thermal analysis. Charge carrier mobility measurements using organic field effect transistors were applied to investigate the DCV-compounds. The quinquethiophene DCV2-5T was used in varying thicknesses as a donor material in the intrinsic absorbing layer of an OSC. Systematic variation of the compounds by applying different accepting groups and/or modifying the lengths of the aromatic systems permitted the synthesis of molecules with tunable properties. A bathochromic shift of the absorption maximum can be achieved by increasing the number of thiophene units. CV measurements and DFT calculations reveal a dependency of E(LUMO) on the accepting group whereas E(HOMO) is more influenced by the donor part of the molecule. These properties are independent from the concept A-D-A or D-A-D. Concerning thermal stability, D-A-D compounds seem to be more stable than A-D-A materials. Another important point is the knowledge that alkyl chains used so far at the backbone of the oligothiophene chain significantly decrease the hole mobility. Two OSCs arranged in an m-i-p-stack (metal – intrinsic – p-doped) with the quinquethiophene DCV2-5T (layer thickness 6 and 10 nm) both reach an efficiency of 2.8 %. They show a high fillfactor (up to 58 %) and reach an open circuit voltage of 1.03 V. Interpretation of the other parameters leads to the assumption that the exciton diffusion length of the molecule is shorter than 10 nm. This results in a recombination of the excitons in the cell with the thicker layer of DCV2-5T.:Abstract 1 Kurzfassung 2 Tagungsbeiträge und Veröffentlichungen 3 1 Einleitung und Problemstellung 5 2 Physikalische Grundlagen 9 2.1 Organische Halbleiter 9 2.2 Aufbau und Funktionsweise organischer Solarzellen 11 2.3 Wichtige Parameter zur Charakterisierung organischer Solarzellen 16 2.4 Messmethoden zur Bestimmung der Grenzorbitale 17 2.4.1 Cyclovoltammetrie (CV) 17 2.4.2 DFT-Rechnungen 22 3 Motivation 25 4 Bisheriger Kenntnisstand 29 4.1 Absorbermaterialien der intrinsischen Schicht 29 4.1.1 Phthalocyanine (MPc (M = Zn, Cu)) 29 4.1.2 Oligothiophene 31 4.1.3 Fulleren C60 33 4.2 n-Leiter 35 4.2.1 Fulleren C60 (dotiert) 35 4.2.2 Bathophenanthrolin (BPhen) und Bathocuproin (BCP) 36 4.2.3 Transparenter n-Leiter: Naphthalentetracarboxyl Dianhydrid (NTCDA) 38 4.3 „Bandgap engineering“ – Zusammenspiel zwischen Donator und Akzeptor 39 4.3.1 Dicyanovinyle 41 4.3.2 1,3,2-(2H)-Dioxaborine 41 4.3.3 2,1,3-Benzothiadiazole 43 4.4 Thiophene 44 4.4.1 Ringaufbauende Reaktionen 44 4.4.2 Substitutionsmöglichkeiten am Thiophen 47 4.4.3 Übergangsmetallkatalysierte Kupplungsreaktionen zum Aufbau von Oligothiophenketten 48 4.5 Fluorene 49 5 Ergebnisse und Diskussion 51 5.1 Akzeptorsubstituierte Oligothiophene 51 5.1.1 Akzeptor-Donator-Akzeptor-Strukturen 51 5.1.1 Donator-Akzeptor-Donator-Strukturen 57 5.2 Fluorene 64 5.3 Unsymmetrische Donator-Akzeptor-Verbindungen mit neuen Akzeptoren – Ausgangspunkt für zukünftige Forschung 65 5.4 Auswertung und Vergleich physikalischer Messungen 66 5.4.1 Absorptionsmessungen in Lösung und im Film 66 5.4.2 Ergebnisse aus Cyclovoltammetrie-Messungen 75 5.4.3 Ergebnisse aus DFT-Rechnungen 85 5.4.4 Thermogravimetrie und Differentialthermoanalyse-Messungen 91 5.4.5 Beweglichkeitsmessungen 104 5.4.6 Eintragung der erhaltenen Ergebnisse ins Spinnennetzdiagramm und ihre Bewertung 107 5.4.7 Solarzelle mit DCV2-5T 116 6 Zusammenfassung und Ausblick 121 6.1 Zusammenfassung 121 6.2 Ausblick 123 7 Experimenteller Teil 125 7.1 Allgemeine Angaben 125 7.2 Synthese und Charakterisierung der akzeptorsubstituierten Oligomere 128 7.3 Synthese und Charakterisierung der Fluorenverbindungen 160 7.4 Synthese und Charakterisierung unsymmetrischer Donator-Akzeptor-Verbindungen mit neuen Akzeptoren 167 8 Anhang 173 8.1 Abkürzungs- und Trivialnamenverzeichnis 173 8.2 Literaturverzeichnis 176 Danksagung 181 Versicherung 183