Geothermal reservoirs have become very popular in the last decades due to their renewable energy contents. Turkey has a high geothermal energy potential / especially Western Anatolia is a promising region in terms of its highest energy. B&uuml / y&uuml / k Menderes Graben system is a tectonically active extensional region and is undergoing a N&ndash / S extension leading to form geothermal fields in the graben. In the last decade, geothermal exploration, investigations and investments have been increased rapidly through the law related to geothermal energy assigned. The aim of this study is to analyze the geothermal fields located in the graben system in order to investigate their geological, hydrogeological and geochemical features and reservoir characteristics. A data set is compiled from the accessible archives, published papers and documents and several variables have been searched at every field in the graben. The variables include the fluid temperature, the distance to sea, the depth to the reservoir, the reservoir lithology, the chemical constituents, etc. In view of these variables the fields are compared and constrasted and their common characterisrics have been noted. Interpretation of the data set reveals that the fields have some common features and characters however some fields have got notable differences.

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Erdogmus-Yenigediz graben is one of the major structural elements of Aksehir-Simav Fault System (ASFS), which is a major extensional structure in the southwestern Anatolian extensional neotectonic province (SWAEP). It is about 6-10-km-wide, 15-km-long and approximately ENE-trending and is actively growing structure as indicated by the 1970.03.28 (Mw= 7.2) Gediz earthquake. The graben is characterized by two distinct units, separated by an angular unconformity: (i) Miocene-middle Pliocene Arica formation and (ii) Plio Quaternary Erdogmus formation. The former unit commences with a basal conglomerate above the basement rocks and is composed mainly of coal-bearing continental and lacustrine sediments with lava flows and pyroclastics, particularly common in the middle parts of the sequence. The volcanics are dated at 18.4 &plusmn / 0.1 Ma (Ar-Ar mica ages). They record evidence for two deformation phases as suggested by twosets of overprinting slickenlines, intense folding, thrust and strike-slip faulting. The Erdogmus formation commences with terrace conglomerates and is composed mainly of travertines, older and younger alluvial deposits, fan-apron sediments and the recent axial graben floor sediments. Kinematic analysis of the graben-bounding normal faults, growth faults within the graben-infill and those deforming the sediments are consistent with three distinct phases of deformation: (i) Miocene middle Pliocene extensional phase, (ii) interveining NE SW contractional phase and (iii) Plio-Quaternary extensional phase. The data also suggests a distributed stress field and a multi-directional recent extension in predominantly NNE&ndash / SSW, E&ndash / W and NE&ndash / SW directions. This is also consistent with available focal mechanism solutions for the region. The graben therefore has an episodic evolutionary history with two extensional phases and an intervening short-term contraction, as described in many different parts of the SWAEP. The latter phase of extension is considered as the part of Neotectonic regime, which therefore commenced by the Late Pliocene.

Le Buntsandstein, localisé dans le graben du Rhin supérieur, apparait comme une cible intéressante pour la géothermie, associant une formation argilo-gréseuse à l'anomalie thermique régionale. Cette étude vise à caractériser les propriétés pétrophysiques de ces grès ainsi que la fracturation les affectant, dans le but de fournir un modèle conceptuel de la formation qui servira de guide pour son exploitation futur. Les faciès sédimentaires sont composés par cinq faciès pétrographiques (grès propres, grès à enrobage argileux, grès à matrice argileuse, grès silicifiés et grès à ciment carbonaté), qui se répartissent dans des proportions variables et contrôlent une partie des propriétés pétrophysiques mesurées à l'échelle matricielle. La comparaison des données pétrophysiques, des données macroscopiques issues d'une analyse de gradients de température, des données de modélisation et de la fracturation permet de construire un modèle de circulation dans le réservoir. Ces analyses mettent en avant le rôle de la zone endommagée des zones de faille pour le transfert de fluides à grande échelle, mais aussi celui de deux faciès sédimentaires : les grès déposés dans un environnement de Playa Lake et fluvio-éolien. L'analyse de différents affleurements montre que la fracturation évolue en fonction de la situation dans la pile sédimentaire et en fonction de la situation par rapport aux accidents tectoniques majeures.

The Cambrian – Lower Ordovician Potsdam Group is a mostly siliciclastic unit that provides important insight into the paleoenvironmental, geologic and tectonic history of Early Paleozoic Laurentia. Nevertheless, in spite of 178 years of study the Potsdam in the Ottawa Embayment and Quebec Basin remains poorly understood. Also poorly understood is how the Potsdam relates with coeval strata regionally. In this work six siliciclastic paleoenvironments are recognized: (a) braided fluvial, (b) ephemeral fluvial, (c) aeolian, (d) coastal sabkha, (e) tide-dominated marine and (f) open-coast tidal flat. Fluvial strata were examined in particular detail and interpreted to consist of two end-member kinds. Braided fluvial deposits are dominated by low-relief bars formed in wide, shallow channels; however where basement structures limited the lateral growth of channels, flows were deeper and bar deposits thicker and higher angle. In contrast, ephemeral fluvial strata are dominated by sheetflood splay sedimentation with rare preservation of scour-filling supercritical bedform strata – all later subjected to aeolian reworking. In the upper Potsdam, alternating ephemeral and braided fluvial strata provide a record of climate change, which, respectively, correlate with documented global cool (arid) and warm (humid) periods during the Late Cambrian and Early Ordovician. Three allounits are recognized in Potsdam strata, recording regional episodes of sedimentation and facilitating correlation with coeval strata throughout eastern North America. These correlations, aided with provenance data from detrital zircons, show that changes in the areal distribution of sediment supply, accommodation and deposition/erosion were principally controlled by episodic reactivation of the Neoproterozoic Ottawa graben, which then periodically modified the stratigraphic expression of the ongoing Sauk transgression. Specifically, episodes of tectonic reactivation occurred during late Early to Middle Cambrian (allounit 1), late Middle to early Late Cambrian (allounits 2 – 3 unconformity), and Earliest Ordovician (allounits 3 – 4 unconformity). The earliest episode is correlated to regional extension of southern Laurentia, whereas the latter two are linked to peri-Laurentian accretion events that triggered reactivation of the Ottawa graben via the Missisquoi oceanic fracture zone.

Efficient power conversion is essential to face the continuously increasing energy consumption of our society. GaN based vertical power field effect transistors provide excellent performance figures for power-conversion switches, due to their capability of handling high voltages and current densities with very low area consumption. This work focuses on a vertical trench gate metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET) with conceptional advantages in a device fabrication preceded GaN epitaxy and enhancement mode characteristics. The functional layer stack comprises from the bottom an n+/n- drift/p body/n+ source GaN layer sequence. Special attention is paid to the Mg doping of the p-GaN body layer, which is a complex topic by itself. Hydrogen passivation of magnesium plays an essential role, since only the active (hydrogen-free) Mg concentration determines the threshold voltage of the MOSFET and the blocking capability of the body diode. Fabrication specific challenges of the concept are related to the complex integration, formation of ohmic contacts to the functional layers, the specific implementation and processing scheme of the gate trench module and the lateral edge termination. The maximum electric field, which was achieved in the pn- junction of the body diode of the MOSFET is estimated to be around 2.1 MV/cm. From double-sweep transfer measurements with relatively small hysteresis, steep subthreshold slope and a threshold voltage of 3 - 4 V a reasonably good Al2O3/GaN interface quality is indicated. In the conductive state a channel mobility of around 80 - 100 cm2/Vs is estimated. This obtained value is comparable to device with additional overgrowth of the channel. Further enhancement of the OFF-state and ON-state characteristics is expected for optimization of the device termination and the high-k/GaN interface of the vertical trench gate, respectively. From the obtained results and dependencies key figures of an area efficient and competitive device design with thick drift layer is extrapolated. Finally, an outlook is given and advancement possibilities as well as technological limits are discussed.:1 Motivation and boundary conditions 1.1 A comparison of competitive semiconductor materials 1.2 Vertical GaN device concepts 1.3 Target application for power switches 2 The vertical GaN MOSFET concept 2.1 Incomplete ionization of dopants 2.2 The pseudo-vertical approach 2.3 Considerations for the device OFF-state 2.3.1 The pn-junction in reverse operation 2.3.2 The gate trench MIS-structure in OFF-state 2.3.3 Dimensional constraints and field plates 2.4 Static ON-state and switching considerations 2.4.1 The pn-junction in forward operation 2.4.2 Resistance contributions 2.4.3 Device model and channel mobility 2.4.4 Threshold voltage and subthreshold slope 2.4.5 Interface and dielectric trap states in wide band semiconductors 2.4.6 The body bias effect 3 Fabrication and characterisation 3.1 Growth methods for GaN substrates and layers 3.2 Substrates and the desired starting material 3.2.1 Physical and micro-structural characterisation 3.2.2 Dislocations and impurities 3.3 Pseudo- and true-vertical MOSFET fabrication 3.3.1 Processing routes 3.3.2 Inductively-coupled plasma etching 3.3.3 Process flow modification 3.4 Electrical characterisation, structures and process control 3.4.1 Current voltage characterisation 3.4.2 C(V) measurements and charge carrier profiling 3.4.3 Cooperative characterisation structures 4 Properties of the functional layers 4.1 Morphology of the MOVPE grown layers 4.2 Hydrogen out-diffusion treatment 4.3 Morphology of the n+-source layer grown by MBE 4.4 N-type doping of the functional layers 4.5 P-type GaN by magnesium doping 4.6 Structural properties after the etching and gate module formation 4.7 Electrical layer characterization 4.7.1 Gate dielectric and interface evaluation 5 Pseudo- and true vertical device operation 5.1 Influences of the metal-line sheet resistance 5.2 Formation and characterisation of ohmic contacts 5.2.1 Ohmic contacts to n-type GaN 5.2.2 Ohmic contacts to p-GaN 5.3 The pn- body diode 5.4 MOSFET operation 5.4.1 ON-state and turn-ON operation 5.4.2 The body bias effect on the threshold voltage 5.4.3 Device OFF-state 6 Summary and conclusion 6.1 Device performance 6.2 Current limits of the vertical device technology 6.3 Possibilities for advancements Bibliography A Appendix A.1 Deduction: Forward diffusion current of the pn-diode A.2 Deduction: Operation regions in the EKV model Figures Tables Abbreviations Symbols Postamble and Acknowledgement

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Störungszonen in den karbonatischen Wechselfolgen des Muschelkalks (Mittlere Trias) sind potenzielle Ziele für hydrothermale Projekte im Oberrheingraben (ORG). Es wurden verschiedene Methoden miteinander kombiniert, um die Permeabilitäts-Strukturen solcher Störungszonen, deren Spannungszustände und lokale Spannungsfelder abzuschätzen. Diese Arbeit kann damit zur Exploration von störungsgebundenen Muschelkalk-Reservoiren im ORG beitragen. Sie vergleicht diese mit einem bereits erfolgreich getesteten (störungsgebundenen) hydrothermalen Reservoir, den Sandsteinen des Buntsandsteins. Um für den Muschelkalk die Charakteristika von Störungszonen zu definieren und die zugehörige Permeabilitätsstruktur abzuschätzen, wurden verschiedene Störungszonentypen (z.B. Abschiebungen, invertierte Störungszonen, Schrägabschiebung) mit unterschiedlichen Maßstäben (Versatz: mittel-skalig 1-10 m, groß-skalig >10 m) detailliert untersucht. Eine Aufschlussanalogstudie zu einer groß-skaligen Störungszone (Schrägabschiebung) in dickbankigen Sandsteinen (Buntsandstein, Untere Trias) wurde zum Vergleich herangezogen. Der besondere Schwerpunkt lag jeweils auf der Charakterisierung von Bruchzone und Störungskern sowie des assoziierten Bruchsystems (Bruchdichte, Öffnungsweitenverteilung, Vernetzungsgrad, vertikale Ausdehnung). Die Daten zeigen, dass Bruchsysteme in eher homogenen Einheiten einen positiven Effekt auf die Reservoir-Permeabilität haben. Sie bieten, vor allem in der Nähe des Störungskerns, potenzielle Fließwege auch über mehrere Schichten und zeigen eine starke Vernetzung zwischen vergleichsweise kurzen Brüchen. Im Gegensatz dazu scheinen störungsgebundene Bruchsysteme in Einheiten mit einer starken mechanischen Schichtung einen geringeren Einfluss auf die Reservoirpermeabilität zu haben. Störungskerne zeigen stellenweise eine signifikante Komplexität, da sie vor allem abdichtende aber stellenweise auch durchlässige Strukturen aufweisen. Groß-skalige Störungszonen (im Reservoir-Maßstab) lassen sich für beide potenzielle Reservoirhorizonte am besten als kombinierte Barriere-Leiter-Systeme beschreiben. Diese Barriere-Leiter-Systeme zeichnen sich durch ein potenziell hydraulisch durchlässiges Bruchsystem in der Bruchzone (und im Buntsandstein zusätzlich in der Übergangszone) sowie einen schwach durchlässigen bis abdichtenden Störungskern aus. Um die Kenntnisse zum lokalen Spannungsfeld in Störungszonen im geschichteten Muschelkalk (Reservoirtiefe: 2.900 m) zu verbessern, wurden mit der Finite-Elemente-Software COMSOL Multiphysics® numerische 3D-Modelle erstellt. Es wurden deutliche Unterschiede des lokalen Spannungsfelds in Abhängigkeit von (1) der Orientierung, (2) dem Einfluss der maximalen Horizontalspannung SH im Spannungsregime, (3) Störungszonen-Maßstab und (4) den Kontrasten der mechanischen Eigenschaften festgestellt. In Spannungsregimen mit starker horizontaler Kompression wurde für Spannungsmagnituden und Versatz eine deutliche Abhängigkeit von der Orientierung der Störungszone festgestellt. Vor allem groß-skalige Störungszonen mit einem 30°-Winkel zu SH scheinen einen SH-induzierten Horizontalversatz innerhalb weicher Störungszoneneinheiten zu begünstigen; in dieser wurden die höchsten Versatzbeträge festgestellt. Die typische Abnahme von Spannungsmagnituden in weicheren Störungszoneneinheiten verringert sich in Richtung von Störungszonen, die senkrecht zu SH streichen. Der Einfluss der mechanischen Schichtung steigt mit zunehmender horizontaler Kompression, was zu einem vertikal heterogenen Spannungsfeld führt. Um Annahmen zu einer möglichen hydraulischen Aktivität einer Störungszone zu treffen, werden für die untersuchten Störungszonen analytische Abschätzungen zu Bewegungs- und Dehnungstendenzen unter Reservoir-Bedingungen präsentiert. Die Ergebnisse zeigen unterschiedliche Spannungszustände der analysierten Störungszonen, die auf das rezente Übergangsregime sowie unterschiedliche Orientierungen der maximalen Horizontalspannungen SH zurückzuführen sind. In dieser Arbeit präsentierte Ergebnisse von Aufschlussanalogstudien helfen dabei, fundierte Annahmen zur Permeabilitätsstruktur von Störungszonen zu treffen und damit vielversprechende Bohrziele im ORG zu definieren. In diesem Zusammenhang konnten sedimentäre Wechselfolgen identifiziert werden, die als potenzielle geothermische Reservoire ausgeschlossen werden können. Die Ergebnisse der numerischen 3D-Modellierungen können dazu beitragen, möglicherweise nötige Stimulationsmaßnahmen im Muschelkalk Reservoir optimal auszulegen. Darüber hinaus bieten die Ergebnisse die Möglichkeit, Einblick in potenzielle Probleme während der Bohrungsherstellung in Muschelkalk-Reservoiren zu bekommen, wie zum Beispiel die Wahrscheinlichkeit eines vertikal heterogenen Spannungsfeldes.

Le Permo-Trias de la région de l'Oued-Ourika peut être subdivisé en trois groupes et 6 formations, de haut en bas; * Groupe de Rojdama. Formation 6 : Siltite de Tafilalt * Groupe du Timenkar. Formation 5 : Grès de ['Oukaïmeden Formation 4 : Siltite d'Anouffig F ormatian 3 : Çonglomérat de Timalizène * Groupe de Tanoumri. Formation 2 : Siltite de Cham-el-Houa Formation 1 : Conglomérat d'Anrar Chacun de ces groupes est discordant par rapport aux autres. Deux faciès ont été reconnus .l'un au Nord ou faciès subatlasique, l'autre au Sud ou faciès des Hauts-Plateaux marqué par l'absence du groupe inférieur. Des fossiles ont été découverts : Os et empreintes de vertébrés, lamellibranches, flores et pollens, brachiopodes et échinodermes Des corrélations établies avec les régions voisines ont contribué à préciser l'âge des formations de notre région : Les formations 1 et 2 seraient d'âge permien (Autunien ?). Les formations 4,5,6 seraient du Trias supérieur. La formation 3 représente une série condensée ou une lacune de sédimentation, d'âge indéterminé. La paléogéographie a été précisée : De petits bassins continentaux permiens (formations 1 et 2) ont évolué en un vaste encroûtement (formation 3) balayé par les vents, s'étalant sur toute la région. Sur cette surface très plate s'est installée une sédimentation littorale, deltaïque dont l'influence marine s'accentue depuis la base de la formation 4 jusqu'au sommet de la formation 5. Le rivage, allongé du NE au SW, était parcouru par un fort courant marin venant du NE et séparait le contient (au SE) du domaine marin (au NW). Avec la formation 6, le bassin s'élargit sur l'ensemble du Maroc et se comble; des évaporites apparaissent, une sédimentation continentale s'installe avec des épanchements basaltiques aériens ou lacustres. Cette sédimentation était contrôlée par une tectonique distensive de failles normales N.70 héritées des époques hercyniennes; au Carnien apparaît une composante horizontale sénestre dans le rejet de ces failles, révélée par l'existence d'un système distensif de horsts et grabens, oblique par rapport à la direction N.70 et visible au sommet de la formation 5 sur la zone des hauts-Plateaux. Cette tectonique permo-triasique, contrôlait la subsidence qui a migré du Nord (Permien) vers le Sud (Trias). Au sein de cette série permo-triasique détritique rouge, une minéralisation en cuivre et uranium associée à la matière organique est concentrée dans des lentilles à la base de la formation 5 (type pénéconcordantl et dans un niveau stratiforme au sommet de cette formation 5. L'origine de cette minéralisation, qui semble être endoépigénétique, permet de rejeter l'hypothèse d'une origine primaire de la coloration rouge de cette série.

Le 'Permo-Trias' du flanc sud du Haut Atlas de Marrakech peut être subdivisé en quatre formations, de bas en haut : La formation E1 : Conglomératique à paléosols correspondant à une sédimentation de type piedmont alimentée par un système de chenaux on tresses. La formation E2 : Silteuse à gréso-silteuse marquant une évolution vers le milieu supratidal, elle se réduit localement sur les paléohorsts et en direction du SW. La formation E3 : Gréseuse, de milieu fluviatile évoluant vers un milieu deltaïque, voire littoral. La formation E4 : Silto-argileuse de milieu supratidal, cachetée par les coulées basaltiques qui marquent la fin de la série ''permo-triasique'. Des corrélations ont été établies, d'une part entre les différents bassins du flanc sud et d'autre part avec la série classique du flanc nord de la chaîne, L'alimentation de la formation inférieure (E1) est essentiellement méridionale (Anti-Atlas) et accessoirement septentrionale (Massif Ancien du haut Atlas). Puis avec la formation IE3, s'ajoute une direction ENE-WSW due à un courant longitudinai guidé par la structure du bassin. Les encroûtements carbonatés sont nombreux : La disposition de ce bassin du flanc sud eln un couloir étroit entraîne un important conflnement et favorise le piégeage de nappes aquifères magnésiennes.. Les encroutements calcitiques se développent à la faveur de nappes de versants sur la bordure du bassin. La géochimIe confirme le caractère confiné de ce bassin. La paléogéographie a été précisée : Au Trias, le Haut Atlas n'apparait plus comme un fossé subsident mais comme un horst bordé au nord et au sud par deux hémi-grabens communiquant difficilement entre eux par des couloirs transverses. Ce dispositif résulte d'un régime tectonique en extension,guidé par des structures héritées.