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The isotropy of a glass can be broken by the application of a mechanical stress giving rise to a phenomenon of birefringence. Some lead-containing glass compositions are known to prevent this phenomenon and they are called zero-stress optic glass. Mueller’s theory of photoelasticity attempts to explain the structural origin of the photoelastic response in glass and crystal. Zwanziger’s empirical model is able to predict the photoelastic response of a glass based on its composition and the crystal structure of its constituents. Lead-, tin-, antimony-, zinc-, and cadmium-containing glasses were investigated in the binary silicate, borate, and phosphate systems. The stress optic coe?cient of these binary glasses was measured experimentally using the S´enarmont method or found in the literature. Solid-state Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy and M¨ossbauer spectroscopy were mainly used to investigate the local environment of the cations. The photoelastic response of a glass and its structure were correlated, and the results were compared with the expectations arising from Mueller’s theory and Zwanziger’s empirical model. The theory and the model were both tested and their reliability was discussed. Zero-stress optic glasses are of technological interest, but new environmental regulations forbids the use of lead in materials, including glass. From experimental results and literature, a global strategy to design new zero-stress optic glasses was established. New lead-free zero-stress optic glasses were discovered with properties similar to the lead-containing zero-stress optic glass (high index of refraction, transparency, no coloration). The study of the structural dependence of the photoelastic response of oxide glass contributed to identify new parameters in?uencing the photoelasticity, such as covalency, polarizability and natural deformation of the additive.

The research presented in this dissertation explores the possibility of using colloidal indium tin oxide (ITO) nanoparticle solutions to direct write transparent conducting coatings (TCCs), as an alternative route for TCC fabrication. ITO nanoparticles with narrow size distribution of 5-7 nm were synthesized using a non-aqueous synthesis technique, and fabricated into films using spin coating on substrates made from glass and fused quartz. The as-coated films were very transparent (>95% transmittance), but highly resistive, with sheet resistances around 10¹³ Ω/sq . Pre-annealing plasma treatments were investigated in order to improve the electrical properties while avoiding high temperature treatments. Composite RIE treatment recipes consisting of alternating RIE treatments in O₂ plasma and in Ar plasma were able to reduce the sheet resistance of as spin coated ITO films by 4-5 orders of magnitude, from about 10¹³ Ω/sq in as-coated films to about 3 x 10⁸ Ω/sq without any annealing. Plasma treatment, in combination with annealing treatments were able to decrease the sheet resistance by 8-9 orders of magnitude down to almost 10 kΩ/sq , equivalent to bulk resistivity of ~0.67 Ω.cm. Investigation into effectiveness of various RIE parameters in removing residual organics and in reducing the sheet resistance of colloidal ITO films suggested that while reactive ion annealing (RIE) pressure is an important parameter; parameters like plasma power, number of alternating O₂-Ar RIE cycles were also effective in reducing the residual organic content. Impedance spectroscopy analysis of the colloidal ITO films indicated the dominance of the various interfaces, such as grain boundaries, insulating secondary phases, charge traps, and others in determining the observed electrical properties.

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Die 1990 stillgelegte Grube kann auf eine 750-jährige Bergbaugeschichte zurückblicken. Im vorliegenden Band werden vor allem die Ergebnisse der umfangreichen Such- und Erkundungsarbeiten der letzten Betriebsperiode zusammenfassend dargelegt. Die Rahmengesteine bilden amphibol- bis grünschieferfaziell geprägte Metamorphite proterozoischer und kambrischer Ausgangsgesteine. Die metamorphe Schichtenfolge wird unterlagert vom mittelerzgebirgischen Teilpluton, in dem vier Granittypen unterschieden werden, die petrographisch und geochemisch eine Entwicklungsreihe bilden. Die Lagerstättentektonik wird von einer diagonalen Scherflächentektonik bestimmt. Zwischen Deformation, Magmatismus, Metasomatose und Mineralisation bestehen enge genetische Beziehungen. Zeitlich lassen sich die Zinnmineralisationen nach Altersdatierungen zwischen 288 und 302 Millionen Jahren einordnen. Unter den zinnerzführenden Strukturen erlangen Ausfüllungsstrukturen (Trümerzüge, Gangzüge) die größte Bedeutung. Bei den metasomatischen Strukturen lassen sich gangförmige (Greisengänge im Exokontakt, gangartige Greisenzonen im Endokontakt), stockwerkartige (unregelmäßige Greisenkörper im Endokontakt) und lagerförmige Strukturen (Skarne) unterscheiden. Intensive pedo- und lithogeochemische Untersuchungen führten zur Berechnung von Zonalitätsreihen und zur Ableitung von Zonalitätskoeffizienten in mehreren Teillagerstätten. Die Verteilung bestimmter Spurenelemente im Kassiterit wird, abhängig vom Chemismus der zinnführenden Lösungen, vor allem durch die räumliche Position zum Granit und durch die Lithologie des Nebengesteins bestimmt. Innerhalb des gesamten variszischen Mineralisationszyklus zeigen Temperatur und Salinität der Lösungen eine relativ gleichförmige Entwicklung von höheren zu niedrigeren Werten an. Das geomechanische Verhalten des Gebirges und mögliche Auswirkungen auf die Tagesoberfläche werden entscheidend beeinflusst von den gewählten Abbauverfahren, der Lage der Abbaue in Bezug zur Erdoberfläche und der lokalen geologischen Situation. Die älteste Abbaumethode im Festgestein ist der Strossenbau. Der Firstenstoßbau kam nur in unbedeutendem Umfang zur Anwendung. In der letzten Bergbauperiode wurde der Firstenstoßbau mit Magazinierung eingeführt. Greisenkörper wurden im Teilsohlenkammerbau, die bis 40 m mächtigen Trümerzüge des Nordwestfeldes im Teilsohlenbruchbau gewonnen. Die Bemusterung der Auffahrungen geschah durch Schlitzproben, der bergmännisch nicht aufgeschlossenen Lagerstättenbereiche durch Bohrkern- oder Bohrschlammproben. Tiefbohrungen wurden mittels Sammelsplitter- und Kernproben bemustert. Mit Einstellung des Bergbaus ist im Lagerstättendistrikt Ehrenfriedersdorf bei Trümer- und Greisenerz ein Vorratsstand von 17,1 kt zu verzeichnen. Die Hauptaltlast des Erzbergbaus stellt Arsen dar. Besondere Bedeutung erlangen anthropogen bedingte As-Anomalien (Hüttenwerke, Pochwerke, Aufbereitungsrückstände).

A variety of nanostructures of tin (IV) oxide (TO) are synthesized using two fabrication methods: a solution spin-coating method followed by post-annealing in an oxygen flow and a newly developed catalyst-assisted pulsed laser deposition (PLD) technique. The spin-coating method is used to fabricate granular TO films with monodisperse, stable, ultra-small nanocrystallites (4-5 nm in size), the size of which is found to increase exponentially with post-anneal above 500??C. These nanocrystalline films are conductive and highly transparent, and their bandgap shows broadening due to a high carrier concentration. Their resistivity behavior as a function of temperature in the 50-280 K range can be explained by a two-medium transport model, i.e. transport through the crystalline grains and across the grain boundaries, and through the charge-depletion layer, where a potential barrier is found for transport across the grain boundaries. Electronic transport in these films follows a 3D-variable range hopping model, which reveals an increase in the localization length of carriers with increasing the TAnneal above the onset of exponential growth at TAnneal= 500??C. By homogenously doping Eu3+ in these nanocrystalline films up to a high doping level of ~ 8%, optical luminescence and magnetic orderings can be introduced into these nanocrystalline TO films. Both characteristic Eu3+ emission and defect-related TO emissions are observed in the otherwise transparent TO films upon UV-excitation. In spite of the non-magnetic nature of Eu3+ ions, magnetic orderings appear in the highly doped TO films below 50 K upon the emergence of Eu2Sn2O7 phase. In the second part of this work, we employ a layer of gold nanoislands with controlled sizes (10-50 nm) as catalysts for pulsed laser deposition of TO nanostructures. Highly crystalline TO nanobricks, cuboid nanoparticles, nanowires and nanobelts are obtained for the first time through vapour-solid or vapour-liquid-solid (VLS) mechanisms. Of particular interest are the micron long one-dimensional (1D) nanowires and nanobelts, with the smallest square and rectangular cross-sections, respectively, ever reported. These single-crystalline nanostructures are obtained at relatively low temperatures of 600??C, for nanowires, and 500??C, for nanobelts, and their cross-sectional sizes can be easily controlled by the size of the gold nanoislands. The nanobelts are found to grow along the [100] and [101] axes, while the nanowires appear to grow along the [100] axis. The growth evolution of the nanobelts are also investigated in detail revealing their VLS growth mode and their single-crystalline structure throughout the growth, which opens the prospect of controlling their growth axis and consequently their side-surface planes by pinning the base to the substrate at the desired crystalline orientation. Together, the two fabrication methods developed in the present work offer facile approaches to growing two scientifically and technologically important classes of TO nanostructures, i.e., nanocrystalline film and 1D nanostructures. Thorough characterization of the resulted nanostructured materials using advanced microscopic, spectroscopic and other techniques, including Helium Ion Microscopy, has been provided. Modification of structure, morphology and physical properties of these functional nanostructured materials are also illustrated by controlling the growth parameters and by (Eu-)doping, which pave the way for introducing new properties for applications in chemical sensing, (opto)electronics and displays.

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This thesis is concerned with theoretical calculations of the properties of electronic bound states in semiconductor heterostructures. The complex band structure empirical pseudopotential method (EPM) is used as the foundation of the work. Spin orbit coupling and strain effects (due to lattice mismatch) are included in familiar ways, as is the transfer matrix method, allowing the study of arbitrarily configured heterostructures. These techniques are used to investigate the unusually deep InAs/AlSb conduction band well. The strong possibility of intraband transitions at electro magnetic wavelengths around 1.55µm is predicted, with corresponding enhanced momentum matrix elements and joint density of states over interband transitions. An InAs/GaSb/AlSb asymmetric well is investigated, paying particular attention to the bound states in the vicinity of the InAs/GaSb band overlap. The electron-like states are found to cross with heavy hole and anti-cross with light hole-like states, as a function of heterostructure dimension or applied electrostatic field. This is analogous to the hybridisation of states in the in-plane band structure, except that for zero in-plane wave vector there can be no appreciable hybridisation of electron and heavy hole states. A technique is described that has been developed to extract envelope functions from heterostructure wavefunctions calculated using the realistic complex band structure EPM approach. These envelope functions conform to Burt’s theory (M. G. Burt, J. Phys.: Condens. Matt. 4, 6651 (1992)) in that they are uniquely defined, continuous and smooth over all space. Comparisons with traditional effective mass envelope functions are made. The extracted envelope functions are used to demonstrate conclusively Burt's predictions (M. G. Burt, Superlatt. Mi- crostruct. 17, 335 (1995)) concerning the inadequacy of certain approximations for the calculation of interband dipole matrix elements and charge oscillation. Finally, the issue of k • p operator ordering is convincingly settled, in favour of 'ordered' over 'symmetrised' Hamiltonians, by comparison to EPM calculations, and using EPM derived k • p parameters.

Die Monographie des Lagerstättengebietes Geyer bildet in räumlicher und inhaltlicher Hinsicht eine Fortsetzung und Ergänzung der 1994 veröffentlichten Monographie des Zinnerzlagerstättengebietes Ehrenfriedersdorf. Im Lagerstättengebiet Geyer lassen sich mehrere Lagerstättentypen unterscheiden. Verbreitet sind stratiforme Typen. Hierzu gehören Sulfiderzlager vom Typ Kiesgrube, die Bildungen der prävariszischen Geosynklinaletappe darstellen, und Skarnlager, die genetisch zum variszischen Mineralisationszyklus zählen. Unter den zinnführenden Strukturen erlangt der stockwerkartige metasomatische Strukturtyp im Endokontakbereich die größte Bedeutung. Gangförmige zinnerzführende Ausfüllungsstrukturen im Exokontakt sind in geringerer Intensität als im benachbarten Ehrenfriedersdorfer Revier verbreitet. Hydrothermale Gangstrukturen erlangen keine Lagerstättenbedeutung. Die in den Gängen auftretenden Mineralisationen lassen sich sowohl dem variszischen als auch dem postvariszisch-saxonischen Mineralisationszyklus zuordnen. Die Beschreibung der Lagerstätten und Vorkommen umfaßt die Kiesgrube Geyer (Sulfiderzlager), den Schurf 14/67 (Skarntyp), das Lagerstättengebiet Geyer SW (Skarntyp), die Zinnlagerstätte Geyer (Greisentyp), den Schurf 1/61 (Skarntyp und Gangtyp), das Revier Spitzberg mit dem Spitzberger Erbstolln sowie den Schürfen 2/68 und 2/69 (Skarntyp und Gangtyp), das Revier Geyer NO (Gangtyp) und Zinnseifen. Angaben zum Altbergbau und zu den Aufschlußverhältnissen stehen am Beginn jeder Lagerstättenbeschreibung. Es folgt eine lithostratigraphische Zuordnung der aufgeschlossenen metamorphen Schichtenfolge, eine kurze petrographische Charakterisierung der auftretenden magmatischen Gesteine und eine Beschreibung der tektonischen Elemente. Die eigentliche Lagerstättencharakteristik umfaßt Ausbildung, räumliche Position und Form der Erzkörper sowie Paragenese und Verteilungsgesetzmäßigkeiten. Die in den Aufschlüssen der ehem. SDAG Wismut angetroffene Uranvererzung, ihre tektonische und lithologische Kontrolle, wird mit beschrieben. Unter den bergbautechnischen Angaben nehmen die Ergebnisse von Aufbereitungsversuchen den größten Raum ein. Hydro- und ingenieurgeologische Fakten sowie Abbaumethoden finden nur stichwortartig Erwähnung. Unter bergwirtschaftlichen Angaben werden Bemusterungsmethoden, Bemusterungsergebnisse und, soweit möglich, Vorratszahlen mitgeteilt. Altlasten sind geogen und anthropogen bedingt. Von besonderer Bedeutung sind anthropogen bedingte Arsen-Anomalien im Boden (Hüttenwerke, Pochwerke). Verwahrung, Sanierung und Rekultivierung ehemals bergbaulich genutzter Flächen lassen sich im Lagerstättengebiet Geyer relativ problemlos lösen.

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