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Herstellung und Charakterisierung von Spin-Hall Effekt-basierten Nano-Mikrowellenoszillatoren
(2017)
Die vorliegende Masterarbeit beschäftigt sich mit der Herstellung und Charakterisierung spezieller Spin-Hall Nano-Oszillatoren. Zu Beginn werden die physikalischen Grundlagen zum Verständnis der Funktion dieser Oszillatoren dargestellt. Weiterhin wird die Brillouin-Lichtstreu- Mikroskopie vorgestellt, die zur optischen Erfassung der Magnetisierungspräzession eingesetzt wurde. Im Anschluss wird das Herstellungsverfahren dieser nanoskaligen GHz-Oszillatoren gezeigt. Der experimentelle Teil der Arbeit beschäftigt sich mit der Charakterisierung von Spin- Hall Nano-Oszillatoren mit lokalen, lateralen Verengungen, die zu einer erheblichen Stromdichteerhöhung führen. Dabei liegt der Schwerpunkt auf den Abhängigkeiten der Oszillatorleistung, -frequenz und -linienbreite von der Stärke des Gleichstromes, der diesen Bauteilen kontinuierlich Energie zuführt. Durch ortsaufgelöste Messungen konnten die gefundenen Frequenzen den jeweiligen Oszillatororten, die den Bereichen mit hoher Stromdichte entsprechen, zugeordnet werden. Weiterhin wird gezeigt, dass bei hohen Leistungen der Effekt der Frequenzverdopplung auftritt. Der experimentelle Teil schließt mit der Vorstellung eines Experiments, bei dem der Versorgungsstrom eine Modulation erfährt und die Oszillationseigenschaften über einen bestimmten Frequenzbereich verschoben werden können.
Die vorliegende Bachelorarbeit leistet einen Beitrag zum Aufbau eines in situ arbeitenden Laserpartikelzählers mit Echtzeitmessung für Ionenimplanter. Es werden unterschiedliche Komponenten, wie z.B. Lichtdetektoren, untersucht und diese zu einem Partikelzählmessplatz, der in atmosphärischer Umgebung betrieben wird, kombiniert. Das Funktionsprinzip des Messplatzes und das Auftreten von Partikelsignalen in Koinzidenz werden gezeigt. Es werden Möglichkeiten zur Verknüpfung der beiden Detektorausgangssignale vorgestellt und die Auswirkungen bei Koinzidenzverletzung untersucht. Ein weiterer Bestandteil ist die Automatisierung der Partikelerkennung. Dazu wird ein Auswertealgorithmus vorgestellt, der Partikel zählt und nach Höhe und Breite klassiert. Unter dessen Verwendung werden Einflüsse wie Samplerate der Messwerterfassung und Ausrichtung der Polarisationsebene der Laserstrahlung zu den Detektoren auf die Effizienz der Partikelzählung untersucht. Zum Abschluss werden Messabweichungen infolge der Messwerterfassung diskutiert.