121 |
Implementation of Wind- and Hydropower in Electrical Grids in DalarnaHellstenius, Ebba, Johansson, Nils January 2020 (has links)
These days more renewable energy sources are beingintegrated into the power system, while nuclear power and otherconventional energy sources are being demounted. This comeswith some obstacles, e.g. the renewable energy sources do nothave the same ability to produce reactive power as conventionalenergy sources do. The purpose of this study is to investigate howthe voltage in a power grid would behave with only renewableenergy sources as generators. A fictive power grid was madeto represent a real power grid based in the region of Dalarna,Sweden. Maintain a stable voltage by only using wind andhydropower was the goal of the study, but also to have an self-sufficient grid that does not have to import power from nearbyregions. By using numerical analysis in Matlab with real data,the grid was simulated. The result was that the fictive grid wasnot able to be entirely self-sufficient as it had to import powerfrom nearby regions. In the constructed grid the voltage neverdeviated more than 1 % from the nominal voltage. In conclusion,the study fulfilled all the goals other than making it independent. / Dessa dagar integreras fler förnybara energikällor i elnätet medan kärnkraft och andra konventionella energikällor demonteras. Detta kommer med några hinder, t.ex att de förnybara energikällorna inte har samma förmåga att producera reaktiv effekt som de konventionella energikällorna kan. Syftet med denna studie är att undersöka hur spänningen i ett elnät skulle uppföra sig med endast förnybara energikällor som generatorer. Ett fiktivt elnät skapades för att representera ett verkligt nät baserat i en region i Dalarna, Sverige. Att ha en stabil spänning genom att bara använda vind- och vattenkraft var studiens syfte, men också att nätet skulle vara självförsörjande och inte behöva importera effekt från grannområdena. Genom att använda numerisk analys i Matlab med verkliga värden simulerades nätet. Resultatet var att det fiktiva nätet inte kunde vara helt oberoende eftersom det var tvunget att importera effekt från de närliggande regionerna. Spänningarna i det konstruerade nätet avvek aldrig mer än 1 % från den nominella spänningen. Sammanfattningsvis uppfyllde nätet alla mål förutom att göra det självförsörjande. / Kandidatexjobb i elektroteknik 2020, KTH, Stockholm
|
122 |
Cooling simulation of a BEV electrical machine rotor / Kylningssimulering av en elmaskinsrotorSparv, Lisa January 2021 (has links)
The thesis work described in this report is about simulation of the cooling of an electrical machine rotor. Limitations and simplifications were made on the CAD model of the rotor with the purpose of reducing the simulation time, for it to then be used for CFD-simulations using STAR-CCM+. This was done to see the temperature, as well as its distribution, in the model. By changing various parameters, one at the time whilst the rest were kept at their assigned standard values, the changes could be analysed and thereafter compared. The tests include smaller geometry changes, parameters of the coolant and its flow, parameters for the airgap and the materials in the laminates and the material around the magnets, as well as changes in loss values. The simulations for geometry changes involving the magnets and their surrounding material resulted in minor temperature increases. An inner rotor radius increase gave a relatively large temperature decrease (although this change would be more difficult to make in practice). Most of the mean values of the temperature changes in the regions of the model were within 10% from the standard simulation used. Increased thermal contact resistance between the Bakelite and the laminates, and increased losses had the worst impact on the cooling. Meanwhile the changes in coolant parameters (as well as the its inlet temperature and mass flow) and reduced losses had the best impact on the cooling. Generally, the temperature distributions looked similar for the different simulations. There were more differences in the distributions for the simulations with changed material properties or thermal contact resistance. / Examensarbetet som beskrivs i denna rapport handlar om simulering av kylningen av en elmaskinsrotor. Avgränsningar och vissa förenklingar gjordes på en CAD modell av rotorn för att reducera simuleringstiden. Sedan användes CFD-simuleringsprogrammet STAR-CCM+ för att simulera temperaturfördelningen i modellen. Genom att ändra olika parametrar, en åt gången medan resten hölls vid sina bestämda standardvärden, kunde förändringarna undersökas och sedan jämföras. Det som testades inkluderar bland annat mindre geometriförändringar, parametrar för kyloljan och dess flöde, parametrar för luftgapet och materialen i laminaten och runt permanentmagneterna, samt förlustförändringar. Geometriförändringarna som gjordes för magneterna och det omgivande materialet gav små temperaturökningar. En ökad inre radie på rotorn gav relativt stor temperaturminskning (men denna ändring vore svårare att genomföra på rotorn i praktiken). Majoriteten av medelvärdena av modellregionernas temperaturförändringar var inom 10% från standardsimuleringen som användes. Ökat termiskt kontaktmotstånd mellan Bakeliten och laminaten samt ökade förluster hade sämst påverkan för kylningen, medan förändring i kylvätskans egenskaperna (samt inflödestemperaturen och massflödet) samt minskade förluster hade bäst inverkan. Generellt så såg temperaturfördelningarna lika ut för de olika simuleringarna. Det var främst när materialegenskaperna eller det termiska kontaktmotståndet ändrades som fördelningen såg annorlunda ut.
|
123 |
Early Anomaly Detection in Electrical Bushings Manufacturing at Hitachi EnergyQuintero Suárez, Felipe January 2022 (has links)
The manufacturing of electrical bushings for high voltages is complicated and highly demanding technology-wise. This process has more than 10 steps where a single mistake in the chain could cause a complete failure of the final product. A faulty bushing represents high costs to the company both economically and in terms of public image. Nowadays, fault detection is corrective-oriented, which means that there is low traceability on where the problem happens, and it is only detected once the final product is tested. This thesis aims to test a machine learning tool from Imagimob® to determine if is possible to detect faults during the manufacturing process using the existing captured data. To perform the test, a sample from 2019 was taken where the production of the bushings reached a 60% scrap rate. A deep-learning neural network with a 2D convolutional layer was implemented. The outcome of the system showed an efficiency of 80%. However, due to the complexity of the bushing manufacturing process, the few data samples, and the addition of different factors that can result in a faulty bushing, a range of probability is set depending on the number of anomalies detected. With such validation, the tool can label 18% of the bushings as surely faulty, and 27% as most likely faulty. The limitation of the tool is that the information must be analyzed after each step is done, and not continuously. Hence further research should be carried out on implementing a real-time tool. / Tillverkningen av elektriska genomföringar för högspänning är komplicerad och mycket krävande teknikmässigt. Denna process har mer än 10 steg där ett enda misstag i kedjan kan orsaka ett fullständigt misslyckande i slutprodukten. En felaktig genomföring innebär höga kostnader för företaget både ekonomiskt och motverkar en god image. Nuförtiden är feldetekteringen korrigerande-orienterad, det betyder att det är låg spårbarhet på var problemet uppstår och upptäcks först när slutprodukten testas. Syftet med detta examensarbete är att testa ett maskininlärningsverktyg från Imagimob® för att avgöra om det är möjligt att upptäcka fel under tillverkningsprocessen med hjälp av befintliga insamlade data. För att utföra testet togs ett prov från 2019 där produktionen av genomföringar nådde 60 % skrotmängd. Ett djupt lärande-neuralt nätverk med 2D-konvolutionelt lager implementerades. Det slutliga resultatet av systemet visade en effektivitet på 80 %. På grund av komplexiteten i tillverkningsprocessen för genomföringarna, de få datapunkterna och tillägget av olika faktorer som kan resultera i en felaktig genomföring, ställs ett sannolikhetsområde in beroende på antalet upptäckta avvikelser. Med en sådan validering kan verktyget markera 18 % av genomföringarna som säkert felaktiga och 27 % som troligen felaktiga. Begränsningen med verktyget är att informationen måste analyseras efter att varje steg är gjort, och inte kontinuerligt, därför bör ytterligare forskning göras för att implementera ett realtidsverktyg.
|
124 |
Belief-aided Robust Control for Remote Electrical Tilt OptimizationJönsson, Jack January 2021 (has links)
Remote Electrical Tilt (RET) is a method for configuring antenna downtilt in base stations to optimize mobile network performance. Reinforcement Learning (RL) is an approach to automating the process by letting an agent learn an optimal control strategy and adapt to the dynamic environment. Applying RL in real world comes with challenges, for the RET problem there are performance requirements and partial observability of the system through exogenous factors inducing noise in observations. This thesis proposes a solution method through modeling the problem by a Partially Observable Markov Decision Process (POMDP). The set of hidden states are modeled as a high- level representation of situations requiring one of the possible actions uptilt, downtilt, no change. From this model, a Bayesian Neural Network (BNN) is trained to predict an observation model, relating observed Key Performance Indicators (KPIs) to the hidden states. The observation model is used for estimating belief state probabilities of each hidden state, from which decision of control action is made through a restrictive threshold policy. Experiments comparing the method to a baseline Deep Q- network (DQN) agent shows the method able to reach the same average performance increase as the baseline while outperforming the baseline in two metrics important for robust and safe control behaviour, the worst- case minimum reward increase and the average reward increase per number of tilt actions. / Fjärrstyrning av Elektrisk Lutning (FEL) är en metod för att reglera lutningen av antenner i basstationer för att optimera presentandan i ett mobilnätverk. Förstärkande Inlärning (FI) används som metod för att automatisera processen genom att låta en agent lära sig en optimal strategi för reglering och anpassa sig till den dynamiska miljön. Att tillämpa FI i ett verkligt scenario innebär utmaningar, för FEL specifikt finns det krav på en viss nivå av prestanda samt endast en delvis observerbarhet av systemet på grund av externa faktorer som orsakar brus i observationerna. I detta arbete föreslås en metod för att hantera detta genom att modellera problemet som en Delvis Observerbar Markovprocess (DOM). De dolda tillstånden modelleras för att representera situationer där var och en av de möjliga aktionerna behövs, det vill säga att luta antennen upp, ner eller inte ändra på lutningen. Utifrån denna modellering så tränas ett Bayesiskt Neuralt Nätverk (BNN) för att estimera en observationsmodel som kopplar observerade nyckeltal till de dolda tillstånden. Denna observationsmodel används för att estimera sannolikheten att vardera dolt tillstånd är det rätta. Utifrån dessa sannolikheter så görs valet av aktion genom ett tröskelvärde på sannolikheterna. Genom experiment som jämför metoden med en standardimplementering av en agent baserad på ett Djupt Qnätverk (DQN) visas att metoden har samma prestation när det kommer till en medelnivå på prestandaökning i nätverket. Metoden överträffar dock standardmetoden i två andra mätvärden som är viktiga ur aspekten säker och robust reglering, minimumvärdet på prestandaökningen samt medelökningen av prestandan per antal up- och nerlutningar som används.
|
125 |
Prozessierung und elektrische Charakterisierung von ZnSe Heterostrukturen in verschiedenen Messgeometrien zum eindeutigen Nachweis der elektrischen Spininjektion / Processing and electrical characterization of ZnSe heterostructures in various measurement geometries to unambiguously detect electrical spin injectionLehmann, Frank January 2005 (has links) (PDF)
2-Punkt Transportmessungen, die in der Vergangenheit an ZnSe-basierenden DMS/NMS/DMS Multischichtsystemem durchgeführt wurden, zeigten eine 25-prozentige Erhöhung des Widerstandes beim Übergang vom unpolarisierten in den polarisierten Zustand des DMS. Dieser Magnetowiderstandseffekt wurde durch elektrische Spininjektion in den NMS erklärt. In dieser Arbeit wird zunächst anhand von 4-Punkt Transportmessungen an miniaturisierten, elektronenstrahllithographisch gefertigten DMS/NMS/DMS Strukturen dieser Widerstandseffekt näher untersucht, um eine Bestimmung der Spinrelaxationslänge im nichtmagnetischen II-VI Halbleiter zu erlauben. Aufgrund der im Rahmen dieser Experimente erhaltenen Ergebnisse muss jedoch die Verknüpfung des positiven Magnetowiderstandseffekts mit der elektrischen Spininjektion in den NMS des Multischichtsystems revidiert werden. Im weiteren Verlauf der Arbeit werden Strukturen mit Abmessungen in der Größenordnung von 1 µm hergestellt und gemessen, mit deren Hilfe ein eindeutiger Nachweis der elektrischen Spininjektion in einen nichtmagnetischen Halbleiter mittels Transportmessungen ermöglicht wird. Mit diesen Resultaten kann eine oberer Grenzwert für die Spinfliplänge in ZnBeSe von 100 nm abgeschätzt werden. / 2-probe transport measurements that were performed in the past on ZnSe-based DMS/NMS/DMS multilayer-systems showed a 25% increase of the resistance during the transition of the DMS from its unpolarized to its polarized state. This magnetoresistance effect was described by spin injection into the NMS. In this work, this resistance effect is further investigated by 4-probe transport measurements on miniaturized DMS/NMS/DMS structures that were fabricated by electron beam lithography to allow the determination of the spin-relaxation length in the non-magnetic II-VI semiconductor. On the basis of the results that were obtained in the framework of these experiments the connection of the positive magnetoresistance effect with spin injection into the NMS of the multilayer-system has to be revised. In the further course of this work structures with dimensions of the order of 1 µm are fabricated und measured that allow the unambiguous detection of electrical spin injection into a non-magnetic semiconductor by transport measurements. With these results an upper limit of the spin-flip length in ZnBeSe of 100 nm can be estimated.
|
126 |
Electrical track system : Utveckling av ett nytt system, innefattande elektrisk golvlist och uttag, som medger flytt av de traditionellt fasta vägguttagen / Electrical track systemBrocker, David, Hallberg, Erik, Hertzman, Andreas January 2006 (has links)
<p>This degree project concludes the Innovation and Design Engineering programme at Karlstad University. The project was carried out by David Brocker, Erik Hallberg and Andreas Hertzman during the spring of 2006 and corresponded to 15 weeks of work per student. Assigner was Martin Larsson at Arexor and instructor at Karlstad University was Monica Jakobsson.</p><p>Arexor has a patent to a construction of an electrical skirting board with moveable wall sockets, called Electrical Track System. The lowest parts of the interior walls along the floor are today almost always covered by a conventional skirting board. Arexors patented product replaces that with the possibility to move and increase the number of wall sockets by choice along an electrical skirting board. Conventional wall sockets are limited due to fixed positions and are not transferable. It causes a problem when the number of fixed wall sockets controls the possibilities and not the users demand.</p><p>The assignment commissioned by Arexor to the students was to improve and develop the Electrical Track System because the patent did not fulfil the requirements for CE certification. The project results were to be used by Arexor as the basic data when the product was tested by ETL SEMKO.</p><p>The objective of the project was to present directions for production to a functioning prototype of the Electrical Track System, within the estimated time period. The prototype was to be shown at the exhibition for degree projects at Karlstad University in May 2006. The objective also included to create a product brochure and a display case.</p><p>The development method were divided into five phases: preparation phase, research phase, idea generating phase, conception development phase and concretisation phase. They were carried out linear up to the conception development phase. Then iteration between the research phase, idea generating phase, conception development phase was repeated until satisfied result was achieved.</p><p>The result included a number of functioning prototypes, a display case, a product brochure, CAD drawings, renderings and this academic report. The prototypes were manufactured by Modellteknik in Eskilstuna, Sweden.</p><p>Parts of the result cannot be presented due to that the solutions was not, at the time, protected by the patent. Arexor announced in the end of the project that they would apply for a new patent that included our solutions. Because of that these solutions could not be shown in public. Some parts in the report therefore refer to secrecy.</p> / <p>Detta examensarbete var avslutningen på Innovations- och designingenjörsprogrammet vid Karlstads universitet på fakulteten för teknik- och naturvetenskap. Arbetet genomfördes av David Brocker, Erik Hallberg och Andreas Hertzman under våren 2006 på uppdrag av Arexor och omfattade 15 högskolepoäng per student. Uppdragsgivare på Arexor var Martin Larsson och handledare var Monica Jakobsson från Karlstads universitet.</p><p>Arexor har patenterat en konstruktion av en elektrisk golvlist med flyttbara vägguttag, kallat Electrical Track System. Längs med golvet utmed väggarna sitter i fastigheter i dag nästan alltid en golvlist. Arexors patenterade produkt ersätter golvlisten och ger möjlighet att bland annat flytta, montera och öka antalet vägguttag längs med listen efter eget behov. Traditionella uttag begränsas av att de har fasta positioner och inte kan omplaceras. Det innebär problem då antalet fasta uttag styr möjligheterna och inte behovet.</p><p>Uppdraget som Arexor gav projektgruppen var att vidareutveckla Electrical Track System, då patentet inte uppfyllde kraven för CE-certifiering. Resultatet av arbetet skulle sedan användas av Arexor som underlag vid test hos ETL SEMKO.</p><p>Målet var att ta fram tillverkningsunderlag för en slutgiltig, fungerande prototyp av ETS inom tidsramen för projektet. Den skulle sedan visas på examensutställningen vid Karlstads universitet den 30 maj 2006. Delmål var även att ta fram en produktbroschyr och en utställningsmonter.</p><p>Arbetet delades in i stegen arbetsplan, förstudie, idégenerering, konceptutveckling och konkretisering. De genomfördes linjärt upp till konceptutvecklingen, sedan skedde en iteration mellan stegen förstudie, idégenerering och konceptutveckling. Det betyder att processen upprepades tills det att önskat resultat uppnåddes.</p><p>Resultatet blev en mängd olika fungerande prototyper, en utställningsmonter, en produktbroschyr, CAD-ritningar, renderingar och denna akademiska rapport. Prototyperna tillverkades i samarbete med Modellteknik i Eskilstuna.</p><p>Delar av resultatet redovisas inte på grund av att lösningarna inte vid tidpunkten skyddades av rådande patent. Arexor meddelande i slutet av projektet att företaget skulle ansöka om ett nytt patent där dessa lösningar inkluderades. Det medförde att lösningarna inte fick offentliggöras innan patentansökan hade lämnats in. Därför hänvisas till sekretess i vissa delar av rapporten.</p>
|
127 |
Begränsningar för höjning av ström : En utredning inom elkonstruktion på Oskarshamn 3 / Limitations of raising electrical current : An investigation in electrical design at Oskarshamn 3Simon, Jensen January 2023 (has links)
No description available.
|
128 |
OPTICAL AND ELECTRICAL PROPERTIES OF AMORPHOUS SILICON PREPARED BY CHEMICAL VAPOR DEPOSITION AND PLASMA HYDROGENATION.Scheidegger, Gary Louis. January 1983 (has links)
No description available.
|
129 |
Inzidenz gehäufter ventrikulärer Rhythmusstörungen bei Patienten mit automatischem Kardioverter - Defibrillator (ICD) / Electrical Storm in ICD - PatientsSeidl, Bernhard January 2007 (has links) (PDF)
Ein elektrischer Sturm (rezidivierende VT-, oder VF - Episoden innerhalb eines kurzen Zeitraums) tritt in 50% - 70% bei Empfängern von implantierbaren Kardiovertern – Defibrillatoren auf. Die Ursachen dieses elektrophysiologischen Phänomens sind bisher nicht bekannt. In dieser Arbeit untersuchten wir das Auftreten, den Verlauf, therapeutische Möglichkeiten und die Prognose des elektrischen Sturmes. 415 konsekutive Patienten, die aufgrund eines überlebten plötzlichen Herztodes, der MADIT oder der MADIT II Kriterien einen ICD erhalten haben, wurden durchschnittlich für 893 ± 176 Tage begleitet. Der elektrische Sturm wurde als ventrikuläre Tachykardie oder ventrikuläres Flimmern definiert, bei der / dem die Notwendigkeit eines therapeutischen Einschreitens von mindestens drei Mal innerhalb von 24 Stunden gegeben war. 35 aller ICD Patienten (8.4%) entwickelten einen elektrischen Sturm. Gehäuft trat dieser bei Patienten mit Koronarer Herzkrankheit auf (12%). 195 Patienten (47%) erhielten einen oder mehrere adäquate Entladungen (Schockabgabe ± ATP). Bei den Patienten, bei denen eine Therapie notwendig wurde, lag der durchschnittliche Zeitpunkt dafür 238 ± 57 Tage nach der Implantation des ICD. Die 415 Patienten hatten eine durchschnittliche linksventrikuläre Ejektionsfraktion von 38 ± 15% (zwischen 12% minimale Ejektionsfraktion und 74% maximale Ejektionsfraktion). 18 der Patienten mit Koronarer Herzkrankheit (78%), die einen elektrischen Sturm erlitten haben, hatten eine linksventrikuläre Ejektionsfraktion, die kleiner als 30% war. Bei Patienten mit Koronarer Herzkrankheit und bei Patienten mit Herzinsuffizienz, die jeweils eine linksventrikulären Ejektionsfraktion kleiner 30% besaßen und einen Schrittmacher im VVI Modus implantiert hatten, trat ein elektrischen Sturm in 16 % der Fälle (17 von 107 Patienten) auf. Im Vergleich dazu entwickelten Herzinsuffizienz - Patienten, die einen biventrikulären Schrittmacher inklusive eines ICD implantiert hatten, einen elektrischer Sturm in nur 2% (p < 0.05). Der elektrische Sturm ist ein häufiges Ereignis bei Patienten, denen ein ICD implantiert wurde. Patienten mit Koronarer Herzkrankheit und einer linksventrikulären Ejektionsfraktion kleiner 30% sind am häufigsten davon betroffen (16%). Beta – Blocker, Amiodaron und die Behandlung einer kongestiven Herzkrankheit falls erforderlich, erscheinen als die erfolgsversprechensten Maßnahmen in der Therapie des elektrischen Sturmes. Patienten mit einer Herzinsuffizienz (EF < 30%) und einem kombinierten biventrikulären Herzschrittmacher / ICD - Gerät hatten signifikant weniger Episoden mit einem elektrischen Sturm (2%), als Patienten mit Herzinsuffizienz (EF < 30%) und einem konventionellen ICD – Gerät (16%). / Electrical storm, i.e. multiple episodes of ventricular tachycardia of fibrillation in a short period of time is reported to occur in 50 to 70% of recipients of implantable cardioverter/defibrillators (ICD´s). The reason for such conditions remain elusive. Here we investigated incidence, therapeutic options and prognosis of electrical storm. 415 consecutive patients who received and ICD because of survived sudden cardiac death or according to MADIT or MADIT II criteria were followed up for a mean of 893±176 days. Electrical storm was defined as ventricular tachycardia or fibrillation with the necessitiy of device interrogation ?3 times during 24h. 35 of all ICD patients (8.4%) developed electrical storm. Incidence was highest in patients with coronary artery disease (12%). 195 patients (47%) received one or more appropriate ICD therapie (ATP or shock delivery). In the patients with the necessity for therapy average time for onset of therapy was 238±57 days after implantation. In the 415 patients, mean left ventricular ejection fraction was 38±15% (range 12% to 74%). 18 of CAD patients (78%) with electrical storm had an EF<30%. Comparison of CAD patients with an EF <30% and CRT/ICD patients (EF<30%) showed that patients with back-up VVI pacing had electrical storm in 16% (17 out of 107 patients) and CRT/ICD patients had electrical storm in only 2% (p<0.05). Electrical storm is a frequent event in ICD patients. Patients with coronary artery disease and an EF<30% are most likely to be affected. ß-blockers, amiodarone and treatment of congestive heart failure if adverdent, seem to be most promising in the treatment of electrical storm. Heart failure patients (EF<30%) with a combined CRT/ICD device have significantly less episodes with electrical storm than heart failure patients (EF<30%) with conventional ICD therapy.
|
130 |
Präparation und Charakterisierung ferroelektrischer perowskitischer Multilagen. / Preparation and electrical characterisation of multilayers of ferroelectric Perovskites.Köbernik, Gert 30 May 2004 (has links) (PDF)
This work deals with the structural and dielectric properties of Bariumtitanate (BTO) / Strontiumtitanate (STO) superlattices. The investigations were carried during the research for a doctoral thesis on the IFW Dresden, Institute for Metallic Materials (under supervision of Prof. Schulz). These multilayers have been prepared on single crystalline STO of (100) and (111) orientated substrates. All films where grown in an epitaxial mode. Additional superlattices and Bariumstrontiumtitanate (BSTO) thin films on silicon substrates with platinum bottom electrodes have been prepared. Thereby, (111) fibre-textured polycrystalline superlattices were produced. According to our knowledge this result was achieved for the first time (is unique in the world at the moment). According to high resolution TEM investigations of (001) oriented superlattices multilayers with atomically thin interfaces without noticeable interdiffusion have been prepared. XRD pattern of a multilayer consisting of BTO and STO monolayers that have only a thickness adequate one unit cell of BTO respective STO confirm this assumption. Multilayers on (111) oriented STO substrates show a much higher interface roughness than (001) orientated films. Regarding to the examinations in this thesis it is suggested that the roughness is correlated with the reduction of internal stresses by deformation of the stack and not with interdiffusion between the monolayers. For electrical measurements the film thickness has been varied from 30 nm to 300 nm and the periodicity in the range from 0.8 nm to 20 nm. Additionally, BSTO films of equivalent thickness and integral chemical composition were produced. Dielectical measurements were carried out in the temperature range from 20 K to 600 K and hysteresis measurements were done. It has to be pointed out, that multilayers have always lower dielectrical performances then BSTO films. In all cases the dielectric constant (DC) decreases with decreasing film thickness. Multilayers of a small periodicity show the highest DC?s, decreasing with increasing monolayer thickness in all cases. The maximum of DC shifted with decreasing film thickness to higher temperatures thus correlating with an increase of the out of plane lattice parameter. In this paper the mismatch between the stack respectivly the BSTO layers and the substrate has widely been discussed. In the case of BSTO the dielectric data can be qualitatively explained with the theory of strained films, developed mainly by Pertsev, under the assumption of a strain gradient in the thin film. Strain effects do also play an important role in ferroelectric multilayers as well as size and coupling effects between the monolayers. An adequate theory for the description of the dielectric behaviour of the ferroelectric superlattice produced during this research does yet not exist. Some thesis where pointed out, which effects have to be essentially included in to a consistent theory of ferroelectric multilayer. Some practical tips are also given, how to prepare monolayers and superlattices with very high DC and exellent hysteretic behaviour. / Es wurden (001) und (111) orientierte symmetrische BTO/STO-Multilagen auf niobdotierten STO-Einkristallen abgeschieden. Hierbei wurde sowohl die Gesamtschichtdicke, als auch deren Periodizität variiert. Zum Vergleich wurden weiterhin Ba0.5Sr0.5TiO3-Mischschichten unterschiedlicher Dicke präpariert. Aus den HRTEM und XRD Untersuchungen kann geschlossen werden, dass alle erhaltenen Schichten sowohl phasenrein als auch perfekt biaxial texturiert sind. Im Falle der (001) orientierten Multilagen konnten atomar scharfe Grenzflächen zwischen Einzellagen erhalten werden, wobei sich die Einzellagendicke bis auf eine Monolage (0.4 nm) reduzieren lässt. Aus der Schichtdickenabhängigkeit von d(001), dem mittleren out-of-plane Gitterparameter der Schicht, wird geschlossen, dass die Schichten auf den STO-Einkristallen Spannungsgradienten in den Schicht-normalen besitzen und an der Grenzfläche zum Substrat am stärksten verspannt sind. Die (111) orientierten Multilagen auf den STO-Einkristallen zeigen gegenüber den Schichten auf den (100) orientierten STO-Einkristallen eine deutlich erhöhte Interfacerauhigkeit. Vermutet wird, dass dies einerseits durch die andere kristallographische Orientierung der Wachstumsnormalen bedingt ist, weil damit jeweils keine geschlossenen SrO- bzw. BaO- und TiO3-Lagen ausgebildet werden. Andererseits zeigen die TEM-Aufnahmen eine deutliche Zunahme der Welligkeit der Einzellagen mit wachsendem Abstand vom Substrat, die rein mechanischen Effekten zugeschrieben wird. Die Verwölbung der Einzellagen könnte damit der Reduzierung der mechanischen Energie innerhalb des Systems dienen, wobei die Netzebenen dem Verlauf der Einzellagen folgen. Auf platinbeschichteten Siliziumsubstraten konnten erstmals phasenreine (111) fasertexturierte Mischschichten und BTO/STO-Multilagen abgeschieden werden. Grundlage hierfür war die Optimierung des Pt/Ti/SiO2/Si Schichtsystems hinsichtlich seiner thermischen Stabilität bis zu 800°C. Die Textur der Schichten wird von der Platingrundelektrode übernommen und deren Rauhigkeit teilweise verstärkt. Eine mechanische Verwölbung der Einzellagen konnte hier nicht beobachtet werden. Für die elektrischen Messungen wurden auf allen Schichten etwa 50 nm dicke Platinelektroden durch eine Hartmaske mittels Elektronenstrahlverdampfung im Hochvakuum bei etwa 300°C aufgebracht. Anschließend wurden die Schichten an Luft getempert, um das Sauerstoffdefizit, dass sich bei der Elektrodenabscheidung einstellt, auszugleichen. Die elektrischen Messungen zeichnen sich durch den sehr großen untersuchten Temperaturbereich aus. Temperaturabhängige Messungen im Bereich von 30-600 K finden sich für ferroelektrische Dünnschichten sehr selten in der Literatur und stellen für BTO/STO-Multilagen ein Novum dar. Auch die biasabhängige und teilweise auch temperaturabhängige Messung der Kapazität der Multilagen (C-V-Messungen) ist bisher einmalig. Durch die temperaturabhängigen Hysteresemessungen wurden Einblicke in den elektrischen Polungszustand der Schichten erhalten. Dadurch wird eine sinnvolle Interpretation der &amp;#949;(T)-Kurven erst möglich. Der Vorteil der Integration des Polarisationsstromes unter Verwendung einer Dreieckspannung als Messsignal besteht in der direkten physikalischen Aussage der Strom-Spannungskurven über die Schaltspannung der Schichten.
|
Page generated in 0.2648 seconds