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Ferroelectric doped hafnium oxide might be able to revive the ferroelectric memory as a candidate for future non-volatile memories. Recent publications have reported ferroelectricity in HfO2 films deposited via physical vapor deposition (PVD) and thermal atomic layer deposition (ALD). Within this thesis, such layers have been fabricated by a plasma enhanced ALD process for the first time. Using an O2 remote plasma to oxidize TEMAHf and TMAl, respectively, Al:HfO2 stacks with different compositions have been deposited. Sputter deposited TiN was used as bottom and top electrode to form metal-insulator-metal capacitors. Compared to the PVD or thermal ALD films reported in literature, the plasma enhanced ALD films exhibited one to two orders higher leakage current at 1 V. The root of this higher leakage are oxygen vacancies as well as carbon and nitrogen impurities in the range of several at%. Despite the consequential perturbing effects, the main trends reported earlier are discernable. Just these perturbing effects turn out to substantiate the current explanation of a ferroelectric phase as route source for the observed electrical behavior.
Das Interesse an Organischen Solarzellen ist in den vergangenen Jahren rapide gestiegen. Optimierungen der Architekturen und Materialien haben die industrielle Produktion an die Grenze finanziell rentabler Serienfertiung gebracht. Zur weiteren Erhöhung der Wirkungsgrade steht besonders die Verbesserung der Absorptionsfähigkeit der Zellen im Fokus der Forschung. In dieser Arbeit werden pin-strukturierte Solarzellen mit dem Buckminsterfulleren C60 und Zinkphthalocyanin (ZnPc) als Absorbermaterialien durch Einbringen eines weiteren Moleküls in die Absorptionsschicht ergänzt. Die eingebrachten Farbstoffe Cumarin-6 und DCM wirken, wie ZnPc, als Elektronendonor. Durch Coverdampfen bei verschiedenen Raten werden die Volumenverhältnisse der Komponenten verändert und die Auswirkungen auf die elektrischen Parameter der Zellen beobachtet. Zusätzliche Messungen von optischen beziehungsweise elektrischen Eigenschaften erlauben Rückschlüsse auf die Prozesse innerhalb der Zellen. Eine Substrattemperierung während der Vakuumabscheidung ermöglicht Aussagen über die Veränderungen der Wirkungsgrade in Folge von Morphologieeffekten.
Lithiumtitanat-Elektroden finden in schnellladefähigen Lithiumionen-Akkumulatoren Anwendung. Aus der hohen Potenziallage gegenüber den herkömmlichen Graphitelektroden resultiert eine höhere Toleranz für Überspannungen und eine bessere Effizienz auch bei hohen Ladeströmen. Mit einer entsprechenden Gegenelektrode hergestellte Akkumulatorzellen können damit häufig in weniger als 20 Minuten geladen werden und gelten als Hochleistungszellen. Zusätzlich haben diese Zellen eine besonders hohe Lebensdauer von über 10 000 Zyklen. Herstellungsparamter wie Pastenzusammensetzung, Schichtdicke und Verdichtung nehmen auf die Hochstromfähigkeit der Lithiumtitanat-Elektrode Einfluss. Um diese zu quantifizieren sind Parameter gezielt ausgehend von einer Referenzkonfiguration variiert worden. Für die Charakterisierung sind hauptsächlich der Innenwiderstand und die nutzbare Entladekapazität bei höheren Stromraten betrachtet worden. Es konnte herausgestellt werden, dass die elektronische Leitfähigkeit des halbleitenden Lithiumtitanat den Innenwiderstand der Elektrode maßgeblich bestimmt, woraus eine exponentielle Temperaturabhängigkeit resultiert. Der Transport der Lithiumionen innerhalb der Elektrode, aber auch im Elektrolyten findet ausreichend schnell statt, sodass bei den durchgeführten Messungen keine transportlimitierten Effekte beobachtet werden konnten. Durch Verdichtung der Elektroden wurde die elektrische Leitfähigkeit der Elektroden weiter verbessert, ohne sich negativ auf die Ionenleitfähigkeit innerhalb des Kristalls auszuwirken. Eine weitere Leistungssteigerung konnte durch Erhöhung des Kohlenstoff-Binder-Verhältnisses und Verringerung der Schichtdicke erzielt werden. Eine Stabilitätsmessung über 500 Zyklen wurde durchgeführt und Alterungseffekte gezielt provoziert. Damit konnten Erkenntnisse über den sicheren Betrieb und Arbeitsbereich von Lithiumtitanat-Elektroden gewonnen werden.
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Untersuchung des selektiven Laserdotierens von Siliziumoberflächen mit Phosphorsäure mittels der LCP-Technologie. Mit der selektiven Hochdotierung soll der Kontaktwiderstand unter den metallischen Kontakten bei Metall-Halbleiter-Übergängen reduziert werden. Dadurch soll der Wirkungsgrad bei Siliziumsolarzellen gesteigert werden. Die Arbeit beschäftigt sich mit den Grundlagen der Eigenschaften von Halbleitern und des Laser-Chemischen Prozessierens. Um die Ergebnisse der Versuche messtechnisch bewerten zu können, wird die Raman-Spektroskopie, die Längen Transfer Methode (TLM) und die 4 Spitzen Messung (4PP) verwendet. Die Arbeit beschäftigt sich auch mit den Grundlagen dieser Messmethoden. Für die Grunduntersuchungen wurden Versuche an monokristallinen Wafern durchgeführt. Für eine spätere industrielle Fertigung von Solarzellen wurden Versuche an polykristallinen Wafern durchgeführt. Für die Versuche werden zwei Arten von Phosphorsäure verwendet, zum einen industriereine Phosphorsäure und zum anderen hochreine Phosphorsäure. In der Vorbereitung werden die Probengeometrien und ihre Anpassung für die Messmethode erklärt. Ausgehend von der Einarbeitung in die Anlage wurde ein Plan für die Versuche festgelegt. Bei den Versuchen wurden die Prozessparameter hinsichtlich deren Einfluss auf die Konzentration der Dotierung untersucht und optimiert. Dabei ergab sich für den Flüssigkeitsdruck, dass dieser keinen großen Einfluss auf Prozess hat. Die maximale Bearbeitungsgeschwindigkeit in den Versuchen lag bei 200 mm/s. Bei der Reduzierung der Säurekonzentration zeigte sich, dass das Maximum für die Konzentration der Dotierung zu geringeren Pulsenergien verschoben wird. Bei den Versuchen wurden die Laserparameter bestimmt bei denen eine maximale Dotierung von 10^19 cm^-3 erzeugt werden konnte. Die Pulsfrequenz hatte bei der untersuchten Bearbeitungsgeschwindigkeit von 200 mm/s dabei keine Auswirkung auf den Dotierprozess. Der Kontaktwiderstand wurde mit der Längen Transfer Methode bei monokristallinen und polykristallinen Wafern untersucht. Bei monokristallinen Wafern wurde ein Kontaktwiderstand erreicht, die unter der Nachweisgrenze der TLM lag. Mit den Versuchen konnten die Parameter für das selektive Laserdotieren für eine Säurekonzentration von 15 % und eine Bearbeitungsgeschwindigkeit von 200 mm/s optimiert werden. Für die industrielle Fertigung von Solarzellen müssen jedoch noch Untersuchungen bei höherer Bearbeitungsgeschwindigkeit durchgeführt werden, um die geforderten Taktzeiten unter einer Sekunde zu realisieren.
Diese Arbeit befasst sich mit dem Risikomanagementprozess von Herstellern für Medizinprodukte, die der Risikoklasse 1 zuzuordnen sind. Dabei werden zu Beginn einige gesetzliche Grundlagen behandelt und im Anschluss daran der Aufbau einer erarbeiteten Organisationsstruktur, zur Dokumentation der einzelnen Risikomanagementprozesse, in der Form einer Produktakte erläutert. Der Aufbau dieser entwickelten Struktur ist an das bestehende Qualitätsmanagementsystem der Firma Medizintechnik St. Egidien GmbH für deren Einbindung angelehnt wurden. Anschließend folgt die Anwendung des erstellten Risikomanagements an einem speziellen Entwicklungsbeispiel. Die Grundlagen für diese Arbeit basieren auf dem Medizinproduktegesetz (MPG), der DIN EN 60601-1 3rd. Edition, sowie der DIN EN ISO 14971:2012 und der letzten Fassung der Richtlinie 93/42/EWG des Rates über Medizinprodukte vom 05. September 2007.
Im Bereich der Münzindustrie werden an die Gravur von metallischen Werkstoffen immer höhere Anforderungen an die zu erzielende Oberfläche gestellt. Durch die Wahl der Laserparameter können unterschiedliche Strukturierungen, Oberflächenveränderungen und Qualitäten erfolgen. Mit einem industriellen Lasersystem der Firma Baublys Laser GmbH soll ermittelt werden, welche Laserparameter für die Veränderung der Oberfläche verantwortlich sind. Zu diesen Veränderungen zählen unter anderem die Rauheit, Abtragtiefe und materialspezifischen Elemente wie Eigenspannungen. In diesem Zusammenhang sollen geeignete wirtschaftliche Parametersätze erforscht werden. In dieser Arbeit werden systematisch Untersuchungen zu den Prozessparametern wie Frequenz, Pulsdauer, Brennweite der Abbildungsoptiken und Powerfaktor durchgeführt. Dabei wird deren Wirkung auf die Oberflächenrauheit, Maÿgenauigkeit (Präzision, Wiederholgenauigkeit) und die Volumenabtragrate bzw. Abtragtiefe mit einbezogen. Mittels unterschiedlicher Abtragverfahren (Einzelpulsabtrag, Überlapppulsabtrag, Schichtabtrag) werden verschiedene Strukturen (Dot, Linie, Fläche) erzeugt. Für die Ermittlung der genannten Kenngröÿen stehen unterschiedliche Messmethoden zur Verfügung, zu denen unter anderem mehrere Mikroskoptechniken und ein Tastschnittgerät gehören. Zur Beurteilung der Strukturqualit ät wird ein Bewertungsystem eingeführt, welches sichere Rückschlüsse auf die Abtragqualit ät erlaubt. Dazu werden die Abweichungen, in Bezug auf Unebenheit des Bodens, Steilheit der Wände und die Abtragtiefe, von der Idealform zur Bewertung herangezogen. Daraus ergibt sich ein Hauptbearbeitungsparameter der auf Grund des wirtschaftlichen Aspektes Verwendung in der Münzindustrie finden soll.
Im ersten Abschnitt dieser Masterarbeit werden theoretische Betrachtungen zum Trocknungsverhalten dicker Photoresistschichten durchgeführt. Nach Konditionierung der vorliegenden Messdaten eines innovativen, gravimetrisch gesteuerten Infrarot-Trocknungssystems werden die Kurvenanpassungen der gewonnen Berechnungsgleichungen durchgeführt. Betrachtungen hinsichtlich verschiedener Trocknungstemperaturen ergeben eine eindeutige, exponentielle Temperaturabhängigkeit des Diffusionskoeffizienten. Zusammenfassend können die gewonnenen analytischen Ansätze zur Beschreibung der diffusionsdominierten Trocknungsphase als geeignet angesehen werden. Im zweiten Abschnitt dieser Masterarbeit wird ein Simulationstool zur analytischen Beschreibung der Eigenfrequenz eines beladenen Cantilevers in der VBA-Programmierumgebung des Softwarepaket MS Excel® entwickelt. Ein Abgleich gemessener und berechneter Eigenfrequenzen zeigen eine äußerst zufriedenstellende Korrelation und damit die Anwendbarkeit des vorgestellten Berechnungstools.
In der „High-k Metal Gate“ Technologie ist Titannitrid aktuell eines der wichtigsten Elektrodenmaterialien. Am NaMLab wird es u.a. auch in ferroelektrischen Kondensatoren eingesetzt. Um Prozess- und Wartungszeit zu reduzieren, ist das Ziel dieser Arbeit einen DC-Magnetron-Sputter-Prozesses in einer Hochvakuum-Anlage als Alternative zum vorhandenen Prozess in einer Ultrahochvakuumanlage zu etablieren. Letztere dient dabei als Referenz zur Beurteilung der Schichtqualität. Anfangs werden Prozessdruck und das Flussverhältnis von Stickstoff zu Argon bei Raumtemperatur optimiert. Aus der Anlagen-Geometrie ergeben sich Plasmainstabilitäten bereits bei deutlich höheren
Drücken als in der UHV-Anlage. Dies limitiert den verfügbaren Parameterraum, sodass auch bei 350°C nur 2/3 der Leitfähigkeit der Referenzschichten erreicht werden. Es wird gezeigt, dass mittels RF-Plasma am Substrat sowohl die Dichte als auch Leitfähigkeit deutlich erhöht werden können. Bei Raumtemperatur sind die Schichten aus der HV-Anlage leitfähiger als die aus der UHV-Anlage. Mit steigender Substrattemperatur gleichen sich die Werte an. Als abschließender Test werden ferroelektrische Kondensatoren mit TiN-Elektroden aus beiden Anlagen untersucht. Vergleichbare Ergebnisse in Kapazitäts- und Polarisationsmessung sowie geringerer Leckstrom bestätigen die Eignung des neuen Prozesses mit RF-Plasma.
Die Phytoplanktonanalyse ist ein wichtiger Indikatorparameter zur Qualitätsbestimmung und -überwachung von Rohwasser aus Oberflächengewässern. Aus der Verordnung zum Schutz der Oberflächengewässer und den Europäischen Normen DIN EN ISO/EC 17025, DIN EN 14996 sowie DIN EN 15204 für die Phytoplanktonanalyse leiten sich zwingend Maßnahmen zur Qualitätssicherung (QS) ab. Die DIN-Normen geben jedoch nur Vorschläge zur QS. Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung eines Qualitätssicherungssystems für die Phytoplanktonanalyse, das über die DIN EN 15204 hinaus geht und alle Aspekte der Qualitätssicherung integriert. Aus dem Vergleich des prinzipiellen Aufbaus von QS-Systemen mit dem IST-Zustand in der Phytoplanktonanalyse sowie potenziellen Fehlerquellen wird der konkrete Bedarf an weiteren QS-Bausteinen ermittelt. Dabei wird unter Berücksichtigung der Besonderheiten biologischer Verfahren im Allgemeinen und der Phytoplanktonanalyse im Speziellen die mögliche Verwendung von Referenzmaterialien untersucht. Diese fehlen bisher fast vollständig. Weitere QS-Werkzeuge wie interne Audits und Ringversuche werden beschrieben und gezielt für die Phytoplanktonanalyse entwickelt und angepasst. Als Ergebnis werden die neu entwickelten Referenzzählkammern als geeignete Referenzmaterialien ausgewählt und Shewhart-Kontrollkarten entwickelt. Mit diesen können die Referenzzählkammern in der Praxis zur Fehlerminimierung beitragen. Das in dieser Arbeit entwickelte interne Audit mit Auditplan, Fragenkatalog und Maßnahmeplan ermöglicht eine Fehlerüberwachung sämtlicher Verfahrensschritte. In Kombination mit den Referenzzählkammern und dem von der Landestalsperrenverwaltung Sachsen, Untersuchungsstelle Plauen ausgerichteten Ringversuch EQAT Phytoplankton trägt das Audit zu einem umfangreichen QS-System bei. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die vorliegende Arbeit eine wesentliche Erweiterung des Qualitätssicherungssystems für die Phytoplanktonanalyse um essentielle Bausteine erreicht hat. Kleinere Defizite bleiben aber bestehen. Ganz im Sinne der Qualitätssicherung wird auch in Zukunft eine stetige Überprüfung und Verbesserung nötig und sinnvoll sein.
Thema dieser Bachelorarbeit ist die Entwicklung einer mobilen Anwendung mit einer Verbindung zu Salesforce. Die Anwendung bietet unterstützende Funktionen für Arbeiter, deren Aufgabe darin besteht, Artikel anhand von Arbeitsabläufen herzustellen. Es soll für jeden Arbeitsschritt eine Anleitung hinterlegt werden können und nach Abschluss des jeweiligen Schrittes soll ein Beleg im System gespeichert werden können. Diese beiden Funktionen beinhalten auch die Einbindung von Bildern und Videos. Daher muss eine weitere Einbindung eines Dienstes erfolgen, in dem die Medien synchronisiert gespeichert werden. In der Arbeit wird zunächst auf die bereits vorhandenen Teile des Systems eingegangen, dann eine Lösung für die Speicherung der Medien gefunden und die Entwicklung und der Aufbau der fertigen Anwendung beschrieben. Zum Schluss wird das Ergebnis ausgewertet und ein Ausblick auf zukünftig mögliche Erweiterungen gegeben.
Die Informationstechnik hat sich in den letzten Jahrzehnten beständig weiterentwickelt und es wird nach wie vor nach Möglichkeiten gesucht, die Speicherdichte bzw. Bauteilfunktionalität zu erhöhen. Dafür ist das Erforschen neuer Materialien, die für solche Anwendungen Potential besitzen, ein wichtiger Bestandteil. Eine vielversprechende Legierung ist in diesem Zusammenhang Fe60Al40, deren magnetische Eigenschaften je nach Ordnungszustand (B2: geordnet, A2: ungeordnet), sowohl paramagnetisch als auch ferromagnetisch bei Raumtemperatur sein können. Genau dieser Sachverhalt könnte für die Informationstechnologie von besonderem Interesse sein. In dieser Arbeit wird die Herstellung von mikrostrukturierten Fe60Al40 Bauteilen beschrieben. Diese dienen zur Untersuchung des Magnetowiderstandes, insbesondere dem Erforschen des Zusammenhangs zwischen den einzelnen magnetischen Zuständen der Legierung und deren Widerständen. Weiterhin beinhaltet diese Arbeit die Untersuchung einer strominduzierten Zustandsänderung der Mikrostrukturen. Für diese Mikrostrukturen wurden polykristalline Leiterbahnen mit Hilfe von Elektronenstrahllithografie und Dünnschichtabscheidungen sowie mittels Lift-off Prozessierung hergestellt. Die Untersuchungen des Magnetowiderstandes wurden dabei in einer hochsensitiven Messstation mit Heliumkühlung bei Tieftemperaturen durchgeführt. Die strominduzierten Messungen fanden bei Raumtemperatur ihre Anwendung, da die Zustandsänderung auf strominduziertem Heizen basiert. Diese Arbeit legt die Grundlagen für zukünftige in-situ Untersuchungen von Widerstandseffekten bei Ordnungs/Unordnungs-Phasenübergängen in ähnlichen Materialsystemen.
Gegenstand der Arbeit ist es, die Prozessstabilität für die Herstellung von nanoskaligen Strukturen durch Laserinterferenztlithographie zu optimieren und die Möglichkeit des Einbringens dieser Strukturen in eine OLED zu untersuchen. Dabei steht die Optimierung der Strukturen im Vordergrund dieser Arbeit. Zur Optimierung der nanoskaligen Strukturen wurde ein Doppelbelichtungsverfahren nach O
Alkoholabhängige Menschen unterliegen einer besonderen Stigmatisierung und Diskriminierung. Den zentralen Punkt dieser Bachelorarbeit stellt dabei die Erforschung der subjektiv erlebten Stigmatisierung und Diskriminierung alkoholabhängiger Menschen dar. Dabei sollten das Erleben und die Bewältigung von Stigmatisierung und Diskriminierung untersucht und möglicher Handlungsbedarf aufgedeckt werden. Ziel dieser Untersuchung war es, die Sicht der Betroffenen widerzuspiegeln und nicht betroffene Personen zur thematischen Auseinandersetzung anzuregen. Dabei sollte die Studie ein besseres Verständnis initiieren und Handlungsbedarfe erkennen lassen. Im Rahmen des qualitativen Forschungsansatzes wurden neun halbstrukturierte Interviews mit abstinenten alkoholabhängigen Personen durchgeführt. Mittels eines Interviewleitfadens wurde die subjektiv erlebte Stigmatisierung und Diskriminierung thematisiert und als Audio-Datei aufgezeichnet. Nach anschließender Transkription folgte die Datenauswertung nach der Inhaltsanalyse von Mayring. Das konzipierte Kategoriensystem umfasst insgesamt acht Hauptkategorien. Das Verständnis von Stigmatisierung und Diskriminierung der Betroffenen gleicht dem der dargelegten Theorien. Die Vielzahl der Befragten empfindet die Darstellung von alkoholabhängigen Menschen in der Öffentlichkeit als negativ und kritisiert den hohen Werbeanteil von alkoholischen Getränken. Interpersonelle Interaktionen erleben die Betroffenen sehr unterschiedlich und können sowohl positive als auch negative Situationen schildern. Innerhalb des Arbeitskontextes berichtet die Mehrheit der Befragten von negativ behafteten Situationen und verschweigt aus Angst vor Ausgrenzung die Erkrankung. Nur eine Teilnehmerin berichtet von verständnisvollen und unterstützenden Kollegen. Innerhalb der Partnerschaft entstehen oft Konflikte. Positive partnerschaftliche Situationen können oft mit einem gewissen Vorverständnis bezüglich der Krankheit und einem entsprechenden Hintergrundwissen des Partners in Verbindung gebracht werden. Im Freundes-, Bekannten- und Familienkreis wird sowohl von positiven als auch negativen Erlebnissen berichtet. Die Vermeidungsstrategien führen bis zum Kontaktabbruch aller sozialen Kontakte. Zu strukturell diskriminierenden Situationen formulieren die Betroffenen nur wenige Aussagen und lassen auch in diesem Bereich Vermeidungsstrategien erkennen. Die Teilnehmer berichten ebenfalls von einem geringen Selbstwertgefühl und Rückzug aufgrund der Stigmatisierung und Diskriminierung, was teilweise zu einem erneuten Anlass für den Konsum führte. In der trockenen Phase gewinnen die Betroffenen an Selbstsicherheit und versuchen in solchen Situationen erklärend zu wirken. Dabei gehen die Teilnehmer unterschiedlich offen mit ihrer Krankheit um. Die Betroffenen sehen vor allem in der Öffentlichkeitsarbeit und dem aktuellen gesellschaftlich vorherrschenden Krankheitsverständnis den meisten Handlungsbedarf. Die Untersuchung spiegelt das Empfinden und Erleben der Betroffenen wider. Die geringe Stichprobe lässt jedoch keine Verallgemeinerung der Ergebnisse zu. Die subjektiv erlebte Stigmatisierung und Diskriminierung von alkoholabhängigen Menschen wird individuell und unterschiedlich von den Betroffenen Personen wahrgenommen, verarbeitet und führt zu einer Vielzahl von Vermeidungsstrategien. Es sind weitere öffentlichkeitswirksame Maßnahmen, sowie strukturelle und gesellschaftliche Veränderungen notwendig, um die Situation der Betroffenen zu verändern. Dies verdeutlicht die Notwendigkeit der thematischen Bearbeitung und bietet Anlass für weitere Studien. Dadurch können gesellschaftliche und politische Maßnahmen angestoßen und die Sichtweise der Gesellschaft und dessen Trinkkultur in Frage gestellt werden.
Entwicklung und Untersuchung eines alternativen Gemischbildungssystems für Verbrennungsmotoren
(2018)
Diese Arbeit beschäftigte sich mit der Entwicklung und Untersuchung von alternativen Gemischaufbereitungssystemen. Es wurden dafür verschiedene Systeme theoretisch näher betrachtet und relevante Informationen extrahiert. Basierend auf diesen wurden im Anschluss verschiedene Systeme entwickelt, konstruiert, gebaut und letztendlich mit geeigneter Messtechnik getestet und untersucht. Die ermittelten Ergebnisse wurden zuletzt ausgewertet, verglichen und beurteilt. Die so gewonnen Erkenntnisse wurden in einem Fazit und einem Ausblick zusammengefasst.