The aim of this research is to study the formation mechanism of Barrier Layers (BL) in the western tropical Atlantic and their influence on the tropical Atlantic climate at both short and long timescales. Many Coupled General Circulation Models (CGCMs) tend to overestimate the salinity in the Atlantic warm pool or the Northwestern Tropical Atlantic (NWTA) and underestimate the surface salinity in the subtropical salinity maxima region. Most of these models also suffer from a seasurface temperature (SST) bias in the NWTA region, leading to suggestions that the upper ocean salinity stratification may need to be improved in order to improve the BL simulations and thus the SST through BL-SST-Intertropical Convergence Zone (ITCZ) feedbacks. We used a CGCM to perform a set of idealized numerical experiments to understand the sensitivity of the BL and consequently SST in the NWTA region to freshwater flux and hence the upper ocean salinity strati cation. We find that the BL of the western tropical Atlantic is quite sensitive to upper ocean salinity changes in the Amazon River discharge region and the subtropical salinity maxima region. The BL phenomenon is further manifested by the formation of winter temperature inversions in our model simulations. However, in the region of improved BL simulation, the SST response is not statistically significant. SST response to Tropical Cyclones (TCs) is studied for the Atlantic region using a high-resolution coupled regional climate model (CRCM) and observational data sets. The presence of a BL, defined as the layer below the mixed layer that separates the base of the isothermal layer from the base of the isohaline layer, is found to modulate the SST response. The amplitude of TC-induced surface cooling is reduced by more than 35 percent in the presence of a BL, as a consequence of the weak thermal stratification. Furthermore, in locations when the BL exhibits a temperature inversion, TC-induced mixing can result in weak surface warming. BLs considerably reduce the rightward bias for tropical storms, but the effect is less conspicuous for TCs. The enthalpy flux into the atmosphere at the air-sea interface is enhanced by 16 percent and the increase in upper ocean potential energy due to TC-induced mixing is reduced by 25 percent in the presence of BLs. The results from the coupled model are supported by an observational analysis performed using re-analysis data sets, as well as data from Argo floats and TRMM satellite. As previous modeling and observational studies have indicated that the surface cooling caused by TC-induced mixing acts as a negative feedback for its intensity, results from our study suggest that BLs may have potential implications for TC intensity prediction.

Combinations of different acrylic resins and microcrystalline waxes are most often used for the conservation and preservation of metallic archaeological artefacts these days. However, their properties are not sufficient and satisfactory in many ways. Therefore, the aim of this doctoral thesis is to develop a conservation system which will draw on the new knowledge gained in the field of advanced materials and technologies during last years. A conservation coating based on a thin barrier film appears the most promising. The conservation coating must fulfil particularly following rather contradictory requirements: good barrier function against oxygen, humidity and other corrosive agents; transparency because of colour appearance preservation; long term stability and easy removability; possibility to apply to more objects at the same time and reasonable financial requirements of a deposition process. Parylene C polymer was chosen as suitable material for this purpose. It was prepared via modified chemical vapour deposition. Parylene removability was ensured through the soluble interlayer made of Laksil silicone-acrylic lacquer which was applied between the protected metallic object and the parylene thin film. Initially, the deposition process of Laksil/parylene bilayer was optimized, then its physical and chemical characteristics were determined and eventually, they were compared with the conventional conservation coating composed of Paraloid B72 acrylic resin and Revax microcrystalline wax. Regarding to the demands of the conservation coating, we were interested especially in barrier properties, optical properties, surface morphology and removability of Laksil/parylene bilayer. The most useful method for description of coating barrier properties was corrosion testing in which coated metallic samples were exposed to highly corrosive environment of salt spray (made of 50 g•l–1 brine), 100% humidity and temperature of 35 °C (ISO 9227). The Laksil/parylene bilayer showed excellent barrier properties; samples treated this way sustained unchanged in the corrosion chamber for almost three months. The surface roughness measured by profilometry and surface morphology scanned by SEM illustrated the synergy between Laksil and parylene layer which leads to the exceptional barrier and anticorrosion function of bilayer. The Laksil layer is able to flatten out rough surface of a substrate. Furthermore, it can toughen the item surface which is, in case of a number of archaeological findings, created by corrosion product layers with variable mechanical strength. Thereon deposited parylene film becomes smooth and defect free and can act as a good diffusion barrier. The colouristic measurements confirmed that the Laksil/parylene bilayer does not almost change the appearance of protected item, in terms of colour. The caused colour difference (ISO 11664-4) ranged around 1 which value is defined as “perceivable only for experienced observers”. The Laksil/parylene bilayer is removable thanks to the Laksil solubility in xylene. It is necessary to carefully scratch the outer parylene film to enable access of xylene solvent to the lacquer. The successful removal of Laksil/parylene bilayer was first confirmed by the EDX on metallic iron samples. Afterwards, the possibility of bilayer complete removal even from a corroded surface of the original artefact was proved by TGA. Thus the conservation treatment can be considered fully reversible.

Der selektive Abtrag dünner Schichten findet für eine Vielzahl technischer Fertigungsverfahren Anwendung. Eine solche ist die Herstellung organischer Solarzellen, bei der mittels Laserabtrag die Funktionsschichten strukturiert werden, um eine monolithische Verschaltung zu erreichen. Aus Gründen der Lebensdauerverbesserung und zur Kostenreduktion gibt es Bestrebungen verschiedene Funktionalitäten wie Trägermaterial der Solarzellen und Wasserdampfbarriere zusammenzuführen. Im Rahmen der vorliegenden Dissertation wird der Abtrag von elektrisch leitfähigen, transpa-renten Schichten auf einer Wasserbarriereschicht aus Siliziumnitrid untersucht. Das Ziel ist ein vollständiger Abtrag der Elektrode zur elektrischen Separation, bei gleichzeitiger Erhaltung der Barriereeigenschaften der darunterliegenden Schicht. Die Untersuchungen zum Abtragsverhal-ten zeigen Schwankung in der Abtragsqualität der Elektrode. Mit Hilfe von Raman-Spektroskopie und der entwickelten Kontrastscan Methode kann gezeigt werden, dass diese Inhomogenität von Bereichen schwankender Brechzahl in der verwendeten Polyethylentereph-thalatfolie verursacht sind. Diese entstehen bei der Herstellung der Folie durch den Prozess des Verstreckens, um eine thermische Stabilisierung zu erreichen. Zur Entwicklung eines tieferen Verständnisses der Einflüsse auf die Abtragsqualität wird ein Simulationsmodell entwickelt. Es simuliert die optischen Gegebenheiten des gesamten Schichtverbunds und nutzt die ermittelten, lokal absorbierten Leistungen für die Berechnung der thermomechanischen Gegebenheiten in den Schichten nach dem Zwei-Temperatur-Modell. An Hand von Abtragsergebnissen zum Elektrodensystem Indiumzinnoxid (ITO) werden die Er-gebnisse des entwickelten Simulationsmodells mit dem bekannten Modell zur Absorption nach Lambert-Beer verglichen. Für ITO und einen weiteren Elektrodentyp, genannt Dielektrikum-Metall-Dielektrikum (DMD), wird die Übereinstimmung von Simulation und experimentellen Er-gebnissen zur Abtragsschwelle, der Breite des Elektrodenabtrags und zur Beeinflussung der Barriereschicht gegenübergestellt und diskutiert. Auf Basis der Erkenntnisse aus dem entwi-ckelten Simulationsmodell ist es gelungen prozesstechnische Anpassungen zu identifizieren, welche die Auswirkungen der lokalen Brechzahlschwankungen reduzieren. Durch Überführung der entwickelten Prozessabfolge auf eine Rolle-zu-Rolle-Bearbeitung wird schließlich die Ska-lierbarkeit nachgewiesen.:1 Einleitung 2 Stand der Technik 2.1 Herstellung organischer Solarzellen 2.2 Verkapselung organischer Elektronik 2.3 Flexible Barrieren 2.4 Laserprozessierung von funktionalen Schichten in der organischen Elektronik 2.5 Laserprozessierung auf flexiblen Barrieren 3 Motivation 4 Grundlagen 4.1 Physikalsiche Grundlagen 4.1.1 Verhalten elektromagnetischer Wellen an Grenzflächen 4.1.2 Lichtinterferenz und Transfermatrixmethode 4.1.3 Energieeintrag durch Absorption 4.1.4 Physikalische Effekte bei der Laser-Materie-Wechselwirkung 4.1.5 Das Zwei-Temperatur-Modell 4.1.6 Zusammenhang von Elektronendichte und Absorption 4.1.7 Generierung freier Ladungsträger 4.2 Materialgrundlagen 4.2.1 Herstellung von thermisch stabilisierten PET 4.2.2 Aufbau des verwendeten Barrieresystem 4.2.3 Herstellung und Eigenschaften der verwendeten Schichten 5 Experimentelle Arbeit und Simulation 5.1 Mess- und Analysemethoden 5.1.1 Spektrale Charakterisierung der Elektrodenschichten 5.1.2 Auflichtmikroskopie 5.1.3 Konfokalmikroskopie 5.1.4 Test auf Barriereintegrität 5.1.5 Messung des Isolationswiderstands 5.1.6 Parametertest an funktionellen Solarzellen 5.2 Laserbearbeitung 5.2.1 Laserauswahl 5.2.2 Strahlformung 5.2.3 Untersuchungen des Laserabtrags 5.2.4 Versuchsaufbau 5.3 Simulationsmodell 5.3.1 Simulationsmodell mit Absorption nach Lambert-Beer 5.3.2 Simulationsmodell mit Absorption durch Interferenzeffekten 6 Ergebnisse und Diskussion 6.1 Optische Eigenschaften der Schichten und Ermittlung von Kennwerten 6.2 Strahlcharakterisierung 6.3 Kontrastscan 6.4 Prozessentwicklung 6.4.1 Abtragsschwelle der Barriere 6.4.2 Laserabtrag der ITO-Elektrode 6.4.3 DMD-Bearbeitung 6.5 Rolle zu Rolle Prozessierung 6.5.1 Charakterisierung des Bandmaterials 6.5.2 Einzelpulsabtrag 6.5.3 Prozessfenster und Überführung auf die R2R-Laseranlage 7 Zusammenfassung 8 Literaturangaben 9 Anhang 9.1 Strahlvermessung zur Gaußsche Energieverteilung 9.2 Verwendung des VORTEX doE – Justage und resultierende Energieverteilung 9.3 Generierung einer TopHat Verteilung mit dem FBS DOE 9.4 ITO Abtrag mit dem Vortex-DOE 9.5 Prozessieren der DMD Varianten mit Alternative Energieverteilungen 9.6 Abtragsschwellen für Intensitäten 9.7 Weitere elektrische Ergebnisse