Lübeck, Universiẗat, Diss., 2008. / Erscheinungsjahr an der Haupttitelstelle: 2007.

Würzburg, Univ., Diss., 2009

Supraleitung in Graphit ist kein neues Thema. Dieser Effekt wurde bereits in den 1960er Jahren in Interkalationsverbindungen von Graphit gefunden. Die Supraleitung in reinem Graphit wurde bereits vor etwa 50 Jahren beschrieben. Kürzlich wurden in zweischichtigem Graphen, in dem die Graphenschichten um einen 'magischen' Winkeln um die c Achse verdreht wurden, flache Bänder in der elektronischen Bandstruktur nachgewiesen, welche mit der Entstehung von Supraleitung zusammenhängen. Wir haben die elektrischen Transporteigenschaften in Graphitproben mit unterschiedlichen Elektrodenkonfigurationen untersucht. Wir haben den elektrischen Widerstand von hochgeordnetem natürlichem und synthetischem Graphit mit Elektroden auf der Oberseite der ab Basalebene und auch parallel zur c Achse mit hoher Präzision gemessen und den Einfluss der hochleitenden Stapelfehler untersucht, an denen, eingebettet zwischen den kristallinen Graphitschichten, 2D-Grenzflächen entstehen, die ebenfalls flache Bänder aufweisen. Die Existenz einer gut geordneten rhomboedrischen Graphitphase in allen gemessenen Proben wurde durch Röntgenbeugungsmessungen nachgewiesen. Die Grenzflächen mit der hexagonalen Phase stellen laut theoretischer Vorhersagen einen möglichen Ursprung für die Hochtemperatursupraleitung dar. Die experimentellen Ergebnisse liefern eindeutige Beweise für körnige Supraleitung in diesen Materialien, z. B. einen schrittweisen Temperaturübergang bei ~ 350 K, magnetische Irreversibilität, Zeitabhängigkeit nach einer Feldänderung, die mit dem eingeschlossenen Fluss und Flusskriechen übereinstimmt, und den teilweise abgestoßenen magnetischen Fluss, welcher in Magnetisierungsmessungen beobchtet werden kann. Die Lokalisierung der körnigen Supraleitung an diesen 2D-Grenzflächen verhindert die Beobachtung widerstandsfreier elektrischer Ströme oder eines vollständigen Meißner-Zustands. Der Grund ist, dass die körnige Supraleitung in abgegrenzten Regionen an den Grenzflächen entsteht, welche in eine Multigraphen-Halbleitermatrix eingebettet sind. In dieser Arbeit wird eine detaillierte Untersuchung des Magnetowiderstands in verschiedenen Arten von Graphitproben bei niedrigen und hoch gepulsten Magnetfeldern vorgestellt. / Superconductivity in graphite is not a new topic. Its existence goes back to the 1960s when this effect was found in intercalation compounds of graphite. Superconductivity in pure graphite was reported already around 50 years ago and recently proved in bi-layer graphene, related to 'magic' angles between the graphene layers, twisted around the c axis, with the electronic band structure exhibiting flat bands. We have studied electrical transport properties in graphite samples with different electrode configurations. Measuring with high precision, the electrical resistance of highly ordered natural and synthetic graphite, with electrodes placed on the top of the ab basal plane, and also parallel to the c axis, we investigated the influence of the highly conducting stacking faults, referred as 2D interfaces, embedded between the crystalline regions of graphite, which also exhibit flat bands. The existence of well ordered rhombohedral graphite phase in all measured samples has been proved by x-ray diffraction measurements, suggesting its interfaces with the hexagonal phase as a possible origin of high-temperature superconductivity, predicted by theoretical studies. The results provide clear evidence of granular superconductivity, e.g., a step-like transition in temperature at ~ 350 K, magnetic irreversibility, time dependence after a field change, consistent with trapped flux and flux creep, and the partial magnetic flux expulsion from magnetization measurements. The localization of the granular superconductivity at these 2D interfaces prevents the observation of a zero resistance state or a full Meissner state. The reason is that the superconducting distribution is a mixture of superconducting patches at the interfaces, and they are embedded in a multigraphene semiconducting matrix. A detailed study of the magnetoresistance in different kinds of graphite samples at low and high-pulsed magnetic fields is presented in this work.

In dieser Arbeit wurden unterschiedliche Moleküle aus der Klasse der Phthalocyanine (Pc) und Pentacen-Materialien als aktive Schichten in organischen Feldeffekttransistoren (OFETs) mittels organischer Molekularstrahldeposition (OMBD) unter Hochvakuumbedingungen aufgedampft. Die elektrische Charakterisierung von Top-Kontakt (TC) und Bottom-Kontakt (BC) OFET-Konfigurationen, die Auskunft über die Ladungsträgermobilität, die Schwellspannung und das Ein/Aus-Verhältnis gibt, wurde sowohl unter Hochvakuum- als auch unter Umgebungsbedingungen an Luft durchgeführt. Für beide OFET-Konfigurationen wurde Gold für die Source- und Drain-Elektroden genutzt. Aussagen über die Morphologie der untersuchten organischen Schichten, die auf Siliziumsubstraten mit einem 100 nm dicken Siliziumdioxyd (SiO2) Gate-Dielektrikum abgeschieden wurden, wurden mittels Rasterelektronenmikroskopie (SEM) und Rasterkraftmikroskopie (AFM) erhalten. Im Vergleich mit den TC OFETs wurde im Bereich des aktiven Kanals in den BC OFETs die Bildung einer höheren Anzahl von Körnern und Korngrenzen gefunden, welche zur Degradation dieser Bauelemente speziell bei Atmosphärenexposition beiträgt. Es wurden die nachfolgenden fünf Moleküle aus der Klasse der Pc untersucht: Kupferphthalocyanin (CuPc), Fluoriertes Kupferphthalocyanin (F16CuPc), Kobaltphthalocyanin (CoPc), Titanylphthalocyanin (TiOPc), und Lutetium-bis-Phthalocyanin (LuPc2). Diese Moleküle wurden mit dem Ziel ausgewählt, die Performance der OFETs unter vergleichbaren Präparationsbedingungen zu testen, wenn das zentrale Metallatom, die Halbleitereigenschaften oder die molekulare Geometrie geändert werden. Durch die Fluorierung (F16CuPc) wurde eine Änderung im Leitungsverhalten von CuPc von p-Typ zum n-Typ erreicht und in der elektrischen Charakteristik der OFETs nachgewiesen. Diese Resultate wurden ebenfalls mittels Kelvin-Sonden-Kraftmikroskopie (KPFM) erhalten. Der Einfluss der Molekülgeometrie auf die Performance der Bauelemente wurde durch die Änderung der Gestalt der Moleküle von planar (CuPc, F16CuPc, CoPc) zu nicht planaren Einfach- (TiOPc) und nicht planaren Doppeldeckermolekülen (LuPc2) untersucht. Eine höhere OFET-Performance wurde erreicht, wenn planare Pc-Materialien für die Bildung der aktiven Schicht verwendet wurden. Das kann teilweise auf die Morphologie der Pc-Schichten zurückgeführt werden. AFM-Aufnahmen zeigen, dass im Vergleich mit nicht planaren Molekülen größere Körner und deshalb eine geringere Anzahl von Korngrenzen gebildet werden, wenn planare Pc-Moleküle verwendet werden. Für den Fall von TC CuPc OFETs wurde gezeigt, dass die Performance der Bauelemente verbessert werden kann, wenn das Gate-Dielektrikum mit einer selbstorganisierten Monoschicht von n-Octadecyltrichlorosilan modifiziert wird oder wenn das Substrat während der Aufdampfung der CuPc-Schicht auf einer höheren Temperatur gehalten wird. Für die Klasse der Pentacen-Materialien wurde ein Vergleich zwischen der Performance von BC OFETs, die die kürzlich synthetisierten fluorierten n-Typ Pentacenquinon-Moleküle nutzen, und denen, die die p-Typ Pentacen-Moleküle nutzen, präsentiert. Das große Erfordernis hochreine Materialien zu verwenden, um eine Degradation der OFETs zu vermeiden, wurde durch Durchführung von Mehrfachmessungen an den OFET-Bauelementen bestätigt. Aus diesen Experimenten lassen sich Informationen bzgl. der Störstellen an der Grenzfläche organische Schicht/SiO2 ableiten. Weiterhin wurde für einige der untersuchten Moleküle die Performance von BC OFETs unter dem Einfluss von unterschiedlichen Gasen gezeigt.

No description available.

No description available.

No description available.

No description available.

Der zunehmende Bedarf nach digitalen Speichermedien macht die Erforschung von neuen Materialien für zukünftige Technologien von nichtflüchtigen Speichern nötig. Hierfür eignen sich zum Beispiel Metall-Nanopartikel, die in organischen Halbleiterschichten eingebettet sind. Aufgrund der bistabilen Schaltbarkeit der Leitfähigkeit von Metall-Nanopartikeln lassen sie sich in Abhängigkeit der elektrischen Umgebungsbedingungen entweder in einen niedrig- oder einen hochleitenden Zustand schalten. Bisher wurden verschiedene Modelle entwickelt, um den Schaltmechanismus von Speichern mit einem organischen Matrixmaterial zu erklären, jedoch fehlt bislang ein konsistentes Bild zum Verständnis des Schaltvorgangs. Die vorliegende Arbeit  untersucht die Rolle des Raumladungsfeldes ausgehend von Metall-Nanopartikeln in Bauelementen. Dazu wurde eine Reihe von Experimenten zur Bestimmung der elektronischen und elektrischen Eigenschaften durchgeführt, um die tatsächliche Rolle des Raumladungsfeldes aufzuklären. Mit Hilfe von Röntgen- und UV-Photoelektronenspektroskopie wurde die Wechselwirkung zwischen den Metall-Nanopartikeln und den prototypischen organischen Halbleiterschichten detailliert untersucht. Unter Verwendung der bereits untersuchten Materialien wurden Bauelemente hergestellt und charakterisiert. Die Ergebnisse zeigen, dass der allgemein vorgeschlagene Mechanismus bezüglich der Aufladung/Entladung von Metall-Nanopartikeln als Ursache für die elektrische Bistabiliät in einem zweipoligen Bauteil ausgeschlossen werden kann. Stattdessen stützt dieses Ergebnis den alternativen Mechanismus der Filamentbildung. Zur Untersuchung der Skalierbarkeit der Speicher im Nanometerbereich wurden die Strukturen durch das Abscheiden der Materialien bei streifendem Einfall präpariert. Die entsprechenden Nanospeicher wurden elektrisch charakterisiert und zeigten Bistabilität. Folglich sind diese Nanspeicher besonders attraktiv für zukünftige Technologien in Hinblick auf hohe Speicherdichten. / The increasing need to store digital information has triggered research into the exploration of new materials for future non-volatile memory (NVM) technologies. For instance, metal nanoparticles (MNPs) embedded into organic semiconductors are suitable for novel memory applications because they were found to display bistable resistive switching. Different switching models were hitherto developed to explain the fundamental mechanisms at work in resistive NVMs. This thesis explores specifically the role of space-charge field due to the charging of MNPs as rationale for resistive switching in two-terminal devices. A series of experiments on the electronic and electrical properties of devices were conducted in order to reveal whether this mechanism is, indeed, at play in resistance switching. Photoelectron spectroscopy provided detailed information about the interaction between gold nanoparticles (AuNPs) with prototypical organic semiconductors used in optoelectronics. The study of the electronic valence structures provided evidence of a space-charge due to the charging of AuNPs. Furthermore, it is found that charge-neutrality of AuNPs can be dynamically re-established upon illumination, through electron transfer from excitons. Devices were built with the same materials investigated by photoemission spectroscopy and electrical characterization was conducted. Despite the previously demonstrated ability to optically change the charging state of the AuNPs, the devices do not display any bistability. This finding provides evidence that the commonly proposed charging/decharging mechanism of MNPs can be excluded as cause for electrical bistability in NVM devices. In order to explore the scaling of resistive NVMs into the nanometric range, glancing angle deposition technique was employed. The nano-NVMs were electrically characterized and it is proved to manifest resistive bistability. These finding make nano-NVMs highly appealing for future high-density memory technology.

Abstract The aim of this study was to discover attention- and inhibitory control-related differences in the electrical activity of the brain in 6- to 9-year-old children who stutter (CWS) compared to typically developed children (TDC). For studies I and II, the study group consisted of 11 CWS (mean age 8.1 years, age range 6.3–9.5 years; all boys) and 19 fluently speaking children (mean age 8.1 years, age range 5.8–9.6 years; 7 girls). In study III, the participants were twelve boys who stutter (mean age 7.97 years, range 6.3–9.5 years) and 12 typically developed, fluently speaking boys (mean age 8.01 years, range 5.8–9.6 years). The CWS were recruited through local speech therapists and special teachers and newspaper advertisements, while controls were recruited from schools and preschools and among families of department staff and friends. Electroencephalography (EEG) was recorded during a visual Go/Nogo task, which forms a conflict between the pre-potent Go-response and inhibition of response in the Nogo condition, demanding inhibitory control. This EEG data was investigated with conventional event-related potentials (ERP) analysis, potential map and global field power (GFP) analysis and a time-frequency analysis including the periods between tasks. In the ERP analysis, the CWS had a delayed N2 component in the Go condition and a poorly defined P3 component. The potential maps and GFP waveforms confirmed the findings in the Go condition, but also revealed differences in the Nogo condition, described as a prolonged and excessive N2component and an absent P3 component in the CWS. These results indicate problems in the evaluation and classification of the stimulus and the response preparation and inhibition of the response. In the time-frequency analysis, the CWS showed reduced occipital alpha power in the “resting” or preparatory period between visual stimuli, particularly in the Nogo condition. Therefore, the CWS demonstrate reduced inhibition of the visual cortex in the absence of visual stimuli, which is likely related to problems in attentional gating. This newly discovered lack of occipital alpha modulation indicates elementary differences in the regulation of visual information processing in CWS. These findings support the view of stuttering as part of an extensive brain dysfunction involving also attentional and inhibitory networks. / Tiivistelmä Tutkimuksen tavoitteena oli tunnistaa tarkkaavuuteen ja inhibitiokontrolliin liittyviä eroja aivojen sähköisessä toiminnassa 6–9-vuotiailla lapsilla, jotka änkyttävät verrattuna tavanomaisesti kehittyviin lapsiin. Osatöissä I ja II koeryhmässä oli 11 änkyttävää lasta (iän keskiarvo 8.1 vuotta, ikäjakauma 6.3–9.5 vuotta) ja verrokkiryhmässä 19 sujuvasti puhuvaa lasta (keskiarvo 8.1 vuotta, jakauma 5.8–9.6 vuotta; 7 tyttöä). Osatyössä III koeryhmässä oli 12 änkyttävää poikaa (keskiarvo 7.97, jakauma 6.3–9.5 vuotta) ja verrokkiryhmässä 12 sujuvasti puhuvaa poikaa (keskiarvo 8.01 vuotta, jakauma 5.8–9.6 vuotta). Koehenkilöitä haettiin puheterapeuttien ja erityisopettajien välityksellä sekä lehti-ilmoituksilla. Verrokkiryhmän osallistujat rekrytoitiin kouluista, esikouluista sekä henkilökunnan ja ystävien perheiden joukosta. Elektroenkefalografia (EEG) rekisteröitiin visuaalisen Go/Nogo-tehtävän aikana. Tehtävässä ennakoidun Go-vasteen ja Nogo-tilanteessa vaadittavan reaktiosta pidättäytymisen välille syntyvä ristiriita kuormittaa inhibitiokontrollia. EEG-dataa arvioitiin herätevasteiden avulla, tutkimalla jännitekarttojen ja koko pään jännitevaihteluiden eroja sekä käyttämällä aika-taajuusanalyysia, mihin sisältyi myös tehtävien välinen aika. Herätevasteanalyysissä änkyttävillä lapsilla oli viivästynyt N2-vaste Go-tilanteessa ja huonosti erottuva P3-vaste. Jännitekarttojen ja koko pään jännitevaihteluiden perusteella tämä löydös vahvistui, mutta ryhmät erosivat toisistaan myös Nogo-tilanteessa. Änkyttävillä lapsilla N2-vaste oli pidentynyt ja voimakkaampi ja P3-vaste puuttui. Löydökset viittaavat ongelmiin ärsykkeen arvioinnissa ja luokittelussa sekä reaktion valmistelussa ja inhibitiossa. Aika-taajuusanalyysissa änkyttävillä lapsilla oli okkipitaalialueilla merkittävästi vähemmän alfataajuista toimintaa tehtävien välisen ”lepotilan” tai valmistautumisvaiheen aikana erityisesti Nogo-tilanteessa. Änkyttävillä lapsilla näköaivokuoren inhibitio ärsykkeen puuttuessa on näin ollen heikentynyt, mikä viittaa häiriöön tarkkaavuuden suuntaamisessa. Tämä todettu alfatoiminnan säätelyn puuttuminen ilmentää perustavanlaatuisia eroja näköärsykkeen käsittelyssä änkyttävillä lapsilla. Löydökset tukevat näkemystä änkytyksestä osana laaja-alaista aivojen toiminnan häiriötä, joka käsittää todennäköisesti myös tarkkaavuuteen ja inhibitiokontrolliin liittyviä verkostoja.