Im ersten Teil der vorliegenden Arbeit werden die physikalischen Eigenschaften, insbesondere die elektrische Leitfähigkeit, von Zink-Zinn-Oxid Dünnschichten sowie darauf basierenden Schottky-Dioden in Abhängigkeit von der Kationenkomposition bestimmt. Zur Herstellung dieser Dünnschichten wurde ein Verfahren genutzt, welches die Herstellung von kontinuierlichen Kompositiongradienten im Rahmen eines gepulsten Laserabscheidungsprozesses bei Raumtemperatur ermöglicht. Erster Schwerpunkt der Diskussion ist die Abhängigkeit elektrischer Eigenschaften der Dünnschichten sowie die Diodeneigenschaften vom Kationenverhältnis. Des Weiteren wird die Langzeitstabilität der Schottky-Dioden und der Einfluss der Sauerstoffzufuhr während der Kontaktherstellung auf die Eigenschaften der Schottky-Dioden herausgestellt. DieErgebnissetiefenaufgelösterRöntgenphotoelektronenspektroskopiewerden diskutiert und ein Mechanismus, welcher zu einer Verbesserung der Schottky-Dioden über die Zeit führt, wird vorgestellt. Die Erkenntnisse über die optimale Kationenkomposition und den Einfluss des Sauerstoffs auf die Eigenschaften von Schottky-Dioden wurden genutzt, um Metall-Halbleiter-Feldeffekttransistoren herzustellen, welche im zweiten Teil der vorliegenden Arbeit beschrieben werden. In einem ersten Schritt wurden hierfür die Abscheidebedingungen in der Sputterkammer optimiert und eine neue Abscheiderezeptur für die Herstellung von Feldeffekttransistoren eingeführt. Auch hier finden alle Abscheidungen bei Raumtemperatur statt. Die Abscheidung mittels Sputtern wurde gewählt, da diese Abscheidemethode größere industrielle Relevanz als die gepulste Laserabscheidung hat. Metall-Halbleiter-Feldeffekttransistoren mit zwei verschiedenen Gate-Typen werden vorgestellt und jeweils der Einfluss der Kanalschichtdicke auf die Transistoreigenschaften untersucht. Der Einfluss des durch die Herstellung erzeugten Sauerstoffreservoirs in dem Schottky-Gate Kontakt auf die Eigenschaften der Feldeffekttransistoren wird ebenso gezeigt wie der Einfluss eines thermischen Ausheizprozesses auf die Schaltgeschwindigkeit der Feldeffekttransistoren. Außerdem werden einfache Inverter, welche auf zwei gleichartigen Feldeffekttransistoren basieren, vorgestellt. Ebenfalls werden SchottkyDioden Feldeffekttransistoren Logik basierte Inverter vorgestellt und charakterisiert. AbschließendwerdenRingoszillatoren,aufgebautausmehrereninReihegeschaltetenSchottkyDiodenFeldeffekttransistorenLogikbasiertenInverternvorgestellt. DerEinflussderKanalschichtdicke und der Gate-Geometrie auf die Oszillationsfrequenz wird diskutiert.:Contents 1 Introduction 2 Theoretical Descriptions 2.1 The Amorphous Semiconductor Zinc Tin Oxide 2.2 Schottky Barrier Diodes 2.3 Field-Effect Transistors 2.4 Inverter 2.5 Inverter Chain and Ring Oscillator 3 Methods 3.1 Growth and Structuring Techniques 3.1.1 Pulsed Laser Deposition 3.1.2 Sputtering Deposition 3.1.3 Photolithography 3.2 Characterization Techniques 3.2.1 Hall Effect Measurements 3.2.2 XRD and XRR Measurements 3.2.3 Static and Dynamic Current-Voltage Measurements 3.2.4 Further Characterization Techniques 4 Physical Properties of Amorphous Zinc Tin Oxide 4.1 Characterization of Pulsed Laser Deposited Zinc Tin Oxide Thin Films Having a Continuous Composition Spread 4.2 Properties of Schottky Barrier Diodes in Dependence on the Cation Composition 4.3 Long Term Stability of Schottky Barrier Diodes 4.4 ImportantRoleofOxygenfortheFormationofHighlyRectifyingContacts 4.5 Processes Governing the Long Term Stability 5 Demonstration and Characterization of Zinc Tin Oxide Based Devices 5.1 Implementation of a New Sputtering Recipe 5.1.1 CharacterizationandElectricalOptimizationoftheZincTinOxide Thin Films .1.2 Optimization of the Gate Contact 5.2 Devices with PtOx/Pt Gate Contact 5.2.1 Variation of the Channel Thickness 5.2.2 Influence of the Oxygen Reservoir on the Performance and Long Term Stability of Devices 5.2.3 Tuning of the Electron Mobility 5.2.4 Frequency Dependent Switching of Transistors 5.3 Devices with i-ZTO/PtOx/Pt Gate Contact 5.3.1 Transistors with Varying Channel Thickness 5.3.2 Simple Inverter 5.3.3 SDFL Inverter 5.3.4 Inverter Chain 5.3.5 Ring Oscillators 5.4 Comparison to Literature 6 Summary and Outlook Abbreviations List of Symbols Bibliography List of Own and Contributed Articles Appendix / In the first part of the present work the physical properties, especially the electrical properties, of zinc tin oxide thin films as well as Schottky diodes based thereon are determined as a function of the cation composition. For film growth, a room temperature pulsed laser deposition process was used, which allows the realization of a continuous composition gradient within one sample. First focus of the discussion is the dependence of electrical properties of thin films as well as diode properties on the cation ratio. Furthermore, the long-term stability of the Schottky diodes and the influence of the oxygen supply during contact fabrication on the properties of the Schottky diodes are highlighted. The results of depth-resolved Xray photoelectron spectroscopy measurements are discussed and a mechanism leading to an improvement of the Schottky diodes over time is elucidated. The findings on the optimal cation composition and the influence of oxygen on the properties of Schottky diodes were used to produce metal-semiconductor field-effect transistors, which are described in the second part of this thesis. In a first step, the deposition conditions in the sputter chamber were optimized and a new deposition recipe for the fabrication of field effect transistors was developed. Here, too, all depositions take place at room temperature. Sputter deposition was chosen because this deposition method has greater industrial relevance than pulsed laser deposition. Metal-semiconductor field-effect-transistors with two different gate types are presented and the influence of the channel layer thickness on the transistor properties is investigated. The influence of the oxygen reservoir in the Schottky gate contact on the properties of the field-effect-transistors is shown as well as the influence of a thermal annealing process on the switching speed of the field-effect-transistors. In addition, simple inverters based on two identical field-effect-transistors are demonstrated. Also Schottky diode field-effect-transistor logic based inverters are presented and characterized. Finally, ring oscillators consisting of several series-connected Schottky diode field-effecttransistor logic based inverters are presented. The influence of channel layer thickness and gate geometry on the oscillation frequency is discussed.:Contents 1 Introduction 2 Theoretical Descriptions 2.1 The Amorphous Semiconductor Zinc Tin Oxide 2.2 Schottky Barrier Diodes 2.3 Field-Effect Transistors 2.4 Inverter 2.5 Inverter Chain and Ring Oscillator 3 Methods 3.1 Growth and Structuring Techniques 3.1.1 Pulsed Laser Deposition 3.1.2 Sputtering Deposition 3.1.3 Photolithography 3.2 Characterization Techniques 3.2.1 Hall Effect Measurements 3.2.2 XRD and XRR Measurements 3.2.3 Static and Dynamic Current-Voltage Measurements 3.2.4 Further Characterization Techniques 4 Physical Properties of Amorphous Zinc Tin Oxide 4.1 Characterization of Pulsed Laser Deposited Zinc Tin Oxide Thin Films Having a Continuous Composition Spread 4.2 Properties of Schottky Barrier Diodes in Dependence on the Cation Composition 4.3 Long Term Stability of Schottky Barrier Diodes 4.4 ImportantRoleofOxygenfortheFormationofHighlyRectifyingContacts 4.5 Processes Governing the Long Term Stability 5 Demonstration and Characterization of Zinc Tin Oxide Based Devices 5.1 Implementation of a New Sputtering Recipe 5.1.1 CharacterizationandElectricalOptimizationoftheZincTinOxide Thin Films .1.2 Optimization of the Gate Contact 5.2 Devices with PtOx/Pt Gate Contact 5.2.1 Variation of the Channel Thickness 5.2.2 Influence of the Oxygen Reservoir on the Performance and Long Term Stability of Devices 5.2.3 Tuning of the Electron Mobility 5.2.4 Frequency Dependent Switching of Transistors 5.3 Devices with i-ZTO/PtOx/Pt Gate Contact 5.3.1 Transistors with Varying Channel Thickness 5.3.2 Simple Inverter 5.3.3 SDFL Inverter 5.3.4 Inverter Chain 5.3.5 Ring Oscillators 5.4 Comparison to Literature 6 Summary and Outlook Abbreviations List of Symbols Bibliography List of Own and Contributed Articles Appendix

In der vorliegenden Arbeit wird die Synthese von neuartigen Zinn(II)alkoxiden, deren Potential für die Zwillingspolymerisation und die Darstellung von zinnhaltigen organisch-anorganischen Nanokompositen beschrieben. Partielle Hydrolyse der Zinn(II)alkoxide führt zur Bildung von fünf- und sechskernigen Zinnoxidoclustern, die eine gute Löslichkeit in organischen polaren Lösungsmitteln besitzen. Eine Nachbehandlung der durch Zwillingspolymerisation erhaltenen Hybridmaterialien unter reduzierenden Bedingungen (Ar/H2) liefert Nanokomposite bestehend aus Zinnnanopartikeln eingebettet in eine Kohlenstoff/Siliziumdioxid-Matrix. Weiterhin werden verschiedene metallhaltige Additive wie z.B. Carboxylate in der Zwillingspolymerisation verwendet und deren Eignung zur Darstellung von zinnhaltigen Nanokompositen sowie zur Legierungsbildung mit Zinn im Nanokomposit untersucht. Mit ausgewählten Materialien werden elektrochemische Messungen durchgeführt, wobei deren potentieller Einsatz als Anodenmaterial für Lithiumionen-Batterien geprüft wird (Kooperation BASF SE, Research Performance Materials GMV/P). Die Charakterisierung der neu synthetisierten Verbindungen und Nanokomposite erfolgt unter anderem mittels Einkristallröntgenstrukturanalyse, Röntgenpulverdiffraktometrie, NMR-Spektroskopie, Infrarotspektroskopie, Elektronenmikroskopie sowie thermischen Analysemethoden

In der vorliegenden Arbeit wird die Synthese von neuartigen Zinn(II)alkoxiden, deren Potential für die Zwillingspolymerisation und die Darstellung von zinnhaltigen organisch-anorganischen Nanokompositen beschrieben. Partielle Hydrolyse der Zinn(II)alkoxide führt zur Bildung von fünf- und sechskernigen Zinnoxidoclustern, die eine gute Löslichkeit in organischen polaren Lösungsmitteln besitzen. Eine Nachbehandlung der durch Zwillingspolymerisation erhaltenen Hybridmaterialien unter reduzierenden Bedingungen (Ar/H2) liefert Nanokomposite bestehend aus Zinnnanopartikeln eingebettet in eine Kohlenstoff/Siliziumdioxid-Matrix. Weiterhin werden verschiedene metallhaltige Additive wie z.B. Carboxylate in der Zwillingspolymerisation verwendet und deren Eignung zur Darstellung von zinnhaltigen Nanokompositen sowie zur Legierungsbildung mit Zinn im Nanokomposit untersucht. Mit ausgewählten Materialien werden elektrochemische Messungen durchgeführt, wobei deren potentieller Einsatz als Anodenmaterial für Lithiumionen-Batterien geprüft wird (Kooperation BASF SE, Research Performance Materials GMV/P). Die Charakterisierung der neu synthetisierten Verbindungen und Nanokomposite erfolgt unter anderem mittels Einkristallröntgenstrukturanalyse, Röntgenpulverdiffraktometrie, NMR-Spektroskopie, Infrarotspektroskopie, Elektronenmikroskopie sowie thermischen Analysemethoden

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The implementation of energy storage systems in the current electrical grid will increase the grid's reliability and e ciency. Room temperature sodium batteries are seen as potential technology, especially to assist renewable energy generation sources. Currently, suggested negative electrode materials, however, are still not satisfactory for practical use in terms of fabrication costs, gravimetric /volumetric energy densities, cyclability, and irreversible capacity losses occur at the rst cycle. The literature describes various strategies that enhance the specific capacity and/or the cyclability of negative electrode materials but all involve increasing the fabrication costs due to the chosen synthesis or the complexity of the electrode's design. Furthermore, strategies, that reduce the irreversible capacity loss at first cycle, are not discussed. In this present experimental research work, presodiating bulk metallic negative electrode materials prior to cycling, prepared via a simple, cheap and easy-to-scaleup synthesis route, is introduced as a new strategy to improve the cyclability and to effectively reduce the first cycle irreversible capacity loss. Electrochemical and structural experiments were carried out to investigate sodiumtin-antimony powders. Presodiating mechanically bulk Sn-Sb negative electrode materials e ectively reduces the irreversible capacity loss at first cycle and enhances the specific capacity when compared to the non-presodiated powder, while the proper choice of electrode composite and electrolyte formulation improves the cycle life of the electrodes. The enhancement of the electrochemical properties of the presodiated NaSnSb powder, composed of the ternary phase Na5Sb3Sn and an unknown ternary phase crystallising in a hexagonal setting P6, is associated with the stabilisation of the SnSb as desodiation product. Presodiating bulk SnSb negative electrode material is a viable strategy to reduce the first cycle irreversible capacity loss, alleviating the volume changes. With an optimised system, this approach may be extended to other negative electrode materials, reducing the fabrication costs of high capacity negative electrode materials for room temperature sodium batteries. Presodiated NaSnSb negative electrode material may be combined with non-sodiated positive electrode material, such as sulphur to develop competitive room temperature sodium-sulphur batteries. / Die Implementierung von Energiespeichersystemen im bereits bestehenden Stromnetz ist eine der Lösungen, um die Zuverlässigkeit und die Effizienz des Netzes zu nutzen. Raumtemperatur Natrium-Batterien gelten als erfolgsversprechende Technologie insbesondere zur Unterstützung erneuerbarer Energieerzeugungsquellen. Jedoch sind die naheliegenden negativen Elektrodenmaterialien für eine praktische Anwendung hinsichtlich Herstellungskosten, gravimetrischer oder volumetrischer Energiedichte, Zyklenfestigkeit und irreversiblen Kapazitätsverlusten im ersten Zyklus noch nicht zufriedenstellend. Die Literatur beschreibt verschiedene Strategien, die die spezifische Kapazität und / oder die Zyklenfestigkeit von negativen Elektrodenmaterialien verbessern. Diese führen jedoch alle zu einer Erhöhung der Herstellungskosten aufgrund der gewählten Synthese oder des Designs der komplexierten Elektrode. Darüber hinaus werden Strategien zur Reduzierung des irreversiblen Kapazitätsverlusts im ersten Zyklus nicht erörtert. Diese experimentelle Forschungsarbeit präsentiert mit Natrium angereicherte metallische negative Elektrodenmaterialien vor der Wechselbeanspruchung/dem periodischen Durchlaufen, die durch einen schlichten, billigen und einfach zu skalierenden Syntheseweg hergestellt wurden, als eine neue Strategie zur Verbesserung der Zyklenfestigkeit und zur wirksamen Verringerung des irreversiblen Kapazitätsverlusts im ersten Zyklus. Elektrochemische und strukturelle Experimente wurden durchgeführt, um mit Natrium angereichertes Zinn-Antimon-Pulver zu untersuchen. Die mechanischen mit Natrium angereichertes Sn-Sb-negativen Elektrodenmaterialien verringert effektiv den irreversiblen Kapazitätsverlust im ersten Zyklus und erhöht die spezische Kapazität im Vergleich zu dem ohne Natrium angereicherte Pulver, während die richtige Wahl der Elektrodenzusammensetzung und der Elektrolytformulierung die Lebenszyklus der Elektroden verbessert. Die Verbesserung der elektrochemischen Eigenschaften des mit Natrium angereicherten NaSnSb-Pulvers, bestehend aus der ternären Phase Na5Sb3Sn und einer unbekannten ternären Phase, die in einer hexagonalen Aufbau P6 kristallisiert, ist mit der Stabilisierung des Enddesodiationsproduktes beim periodischen Zyklus verbunden, wobei das intermetallische SnSb nach Rekristallisation vorliegt. Mit Natrium angereicherte SnSb negativen Elektrodenmaterialien sind eine tragfähige Strategie zur Verringerung des irreversiblen Kapazitätsverlustes im ersten Zyklus, die Volumenänderungen abschwächen. Mit einem optimierten System kann dieser Ansatz auf andere negative Elektrodenmaterialien erweitert werden um die Herstellungskosten von negativen Elektrodenmaterialien mit hoher Kapazität für Raumtemperatur-Natrium-Batterien zu verringern. Mit Natrium angereichertes NaSnSb-negatives Elektrodenmaterial kann mit nicht mit Natrium versetztem positivem Elektrodenmaterial wie Schwefel kombiniert werden, um realisierbare Raumtemperatur Natrium-Schwefel-Batterien zu entwickeln.

Es wird eine Methode vorgestellt, die es ermoeglicht, Waermeleitfaehigkeitsmessungen an sowohl in-situ als auch ex-situ hergestellten duennen Schichten durchzufuehren. Es wurden Messungen der Waermeleitfaehigkeit und des elektrischen Widerstandes fuer das System Cu_{x}Sn_{100-x} 0<=x<=100 im Temperaturbereich von 1.2 K bis 360 K durchgefuehrt. Die Proben wurden jeweils nach der Herstellung im amorphen bzw. mikrokristallinen Zustand und nach dem Anlassen auf 360 K im kristallisierten Zustand gemessen. Die Ergebnisse werden im Rahmen der in der Literatur gebraeuchlichen Modelle diskutiert. Da es sich bei Cu-Sn um ein metallisches System handelt, tragen sowohl Elektronen als auch Phononen zur Waermeleitfaehigkeit bei. Die Trennung der Beitraege mit Hilfe des Wiedemann-Franz'schen Gesetzes bereitet wegen der starken Elektron-Phonon-Kopplung Schwierigkeiten. In der Waermeleitfaehigkeit der amorphen Cu-Sn-Legierungen bei tiefen Temperaturen wird ein Bereich schwaecherer Temperaturabhaengigkeit gefunden. Dieser Plateaubereich deutet auf zusaetzliche Wechselwirkungsmechanismen hin und verschiebt sich mit steigender Cu-Konzentration zu kleineren Temperaturen. Er tritt bei den Cu-reichen Proben, die aufgrund der hohen Kristallisationstemperatur einen geringeren Kristallisationsgrad aufweisen, auch im kristallisierten Zustand auf. Demzufolge ist das Plateau in diesem Fall zu tieferen Temperaturen verschoben. Die Verschiebung des Plateaus mit der Konzentration kann im Rahmen des Modells der Phonon-Rotonen verstanden werden. Phonon-Rotonen sind lokalisierte niederenergetische Anregungen, die bei Wellenzahlen Q_{pe}=K_{pe} auftreten und bei einer charakteristischen Temperatur T_{0} angeregt werden koennen. Sie tragen entgegen den Debye-Phononen selbst nicht zur Waermeleitfaehigkeit bei, sondern wirken als deren Wechselwirkungspartner. K_{pe} bezeichnet die Lage eines elektronisch induzierten Strukturpeaks, dessen Hoehe mit der Zusammensetzung der Legierung skaliert. Die Hoehe des Strukturpeaks ist umgekehrt proportional zur Anregungsenergie der Phonon-Roton-Zustaende. Das bedeutet, dass ein Plateaubereich bei hohen Temperaturen auftritt, wenn der Strukturfaktor bei K_{pe} klein ist und umgekehrt. Damit ist es gelungen, im Gegensatz zum Modell der Zwei-Niveau-Systeme die Tieftemperaturanomalien in der Waermeleitfaehigkeit aehnlich wie die Anomalien in der Thermokraft bei tiefen Temperaturen direkt auf die Struktur der Proben zurueckzufuehren.

In vorliegender Arbeit wurden Katalysatoren für die heterogen katalysierte Selektivhydrierung von kurzkettigen alpha,beta-ungesättigten Aldehyden, im besonderen Crotonaldehyd, zu den ungesättigten Alkoholen entwickelt und optimiert. Dabei erwiesen sich SMSI-Katalysatoren (Pt/TiO2, Ir/TiO2) und bimetallische Katalysatoren (Pt-Sn/TiO2, Pt-Sn/Al2O3, Pt-Fe/TiO2) als am geeignetsten. Diese Katalysatoren wurden durch Ionenaustausch-, Incipient-Wetness-, Controlled-Surface-Reaction-Methode bzw. Immobilisierung von Pt- und Pt/Sn-Kolloiden als Präparationstechniken hergestellt. Als Einflußgrößen auf die Hydrierung wurden Metallgehalt, Dispersität, Gehalt und Oxidationsstufe des Zweitmetalls, die Titandioxid-Modifikation der Träger sowie das Desaktivierungsverhalten untersucht. Als Charakterisierungsmethoden für die Katalysatoren wurden hauptsächlich ICP-AES, N2-Physisorption, XRD, ESR, HRTEM, H2- und CO-Chemisorption sowie XPS genutzt. Die höchste Ausbeute an Crotylalkohol wurde mit 40% an einem 1,20Pt/TiO2(P*)-Kolloidkatalysator im SMSI-Zustand erreicht.

The implementation of energy storage systems in the current electrical grid will increase the grid's reliability and e ciency. Room temperature sodium batteries are seen as potential technology, especially to assist renewable energy generation sources. Currently, suggested negative electrode materials, however, are still not satisfactory for practical use in terms of fabrication costs, gravimetric /volumetric energy densities, cyclability, and irreversible capacity losses occur at the rst cycle. The literature describes various strategies that enhance the specific capacity and/or the cyclability of negative electrode materials but all involve increasing the fabrication costs due to the chosen synthesis or the complexity of the electrode's design. Furthermore, strategies, that reduce the irreversible capacity loss at first cycle, are not discussed. In this present experimental research work, presodiating bulk metallic negative electrode materials prior to cycling, prepared via a simple, cheap and easy-to-scaleup synthesis route, is introduced as a new strategy to improve the cyclability and to effectively reduce the first cycle irreversible capacity loss. Electrochemical and structural experiments were carried out to investigate sodiumtin-antimony powders. Presodiating mechanically bulk Sn-Sb negative electrode materials e ectively reduces the irreversible capacity loss at first cycle and enhances the specific capacity when compared to the non-presodiated powder, while the proper choice of electrode composite and electrolyte formulation improves the cycle life of the electrodes. The enhancement of the electrochemical properties of the presodiated NaSnSb powder, composed of the ternary phase Na5Sb3Sn and an unknown ternary phase crystallising in a hexagonal setting P6, is associated with the stabilisation of the SnSb as desodiation product. Presodiating bulk SnSb negative electrode material is a viable strategy to reduce the first cycle irreversible capacity loss, alleviating the volume changes. With an optimised system, this approach may be extended to other negative electrode materials, reducing the fabrication costs of high capacity negative electrode materials for room temperature sodium batteries. Presodiated NaSnSb negative electrode material may be combined with non-sodiated positive electrode material, such as sulphur to develop competitive room temperature sodium-sulphur batteries. / Die Implementierung von Energiespeichersystemen im bereits bestehenden Stromnetz ist eine der Lösungen, um die Zuverlässigkeit und die Effizienz des Netzes zu nutzen. Raumtemperatur Natrium-Batterien gelten als erfolgsversprechende Technologie insbesondere zur Unterstützung erneuerbarer Energieerzeugungsquellen. Jedoch sind die naheliegenden negativen Elektrodenmaterialien für eine praktische Anwendung hinsichtlich Herstellungskosten, gravimetrischer oder volumetrischer Energiedichte, Zyklenfestigkeit und irreversiblen Kapazitätsverlusten im ersten Zyklus noch nicht zufriedenstellend. Die Literatur beschreibt verschiedene Strategien, die die spezifische Kapazität und / oder die Zyklenfestigkeit von negativen Elektrodenmaterialien verbessern. Diese führen jedoch alle zu einer Erhöhung der Herstellungskosten aufgrund der gewählten Synthese oder des Designs der komplexierten Elektrode. Darüber hinaus werden Strategien zur Reduzierung des irreversiblen Kapazitätsverlusts im ersten Zyklus nicht erörtert. Diese experimentelle Forschungsarbeit präsentiert mit Natrium angereicherte metallische negative Elektrodenmaterialien vor der Wechselbeanspruchung/dem periodischen Durchlaufen, die durch einen schlichten, billigen und einfach zu skalierenden Syntheseweg hergestellt wurden, als eine neue Strategie zur Verbesserung der Zyklenfestigkeit und zur wirksamen Verringerung des irreversiblen Kapazitätsverlusts im ersten Zyklus. Elektrochemische und strukturelle Experimente wurden durchgeführt, um mit Natrium angereichertes Zinn-Antimon-Pulver zu untersuchen. Die mechanischen mit Natrium angereichertes Sn-Sb-negativen Elektrodenmaterialien verringert effektiv den irreversiblen Kapazitätsverlust im ersten Zyklus und erhöht die spezische Kapazität im Vergleich zu dem ohne Natrium angereicherte Pulver, während die richtige Wahl der Elektrodenzusammensetzung und der Elektrolytformulierung die Lebenszyklus der Elektroden verbessert. Die Verbesserung der elektrochemischen Eigenschaften des mit Natrium angereicherten NaSnSb-Pulvers, bestehend aus der ternären Phase Na5Sb3Sn und einer unbekannten ternären Phase, die in einer hexagonalen Aufbau P6 kristallisiert, ist mit der Stabilisierung des Enddesodiationsproduktes beim periodischen Zyklus verbunden, wobei das intermetallische SnSb nach Rekristallisation vorliegt. Mit Natrium angereicherte SnSb negativen Elektrodenmaterialien sind eine tragfähige Strategie zur Verringerung des irreversiblen Kapazitätsverlustes im ersten Zyklus, die Volumenänderungen abschwächen. Mit einem optimierten System kann dieser Ansatz auf andere negative Elektrodenmaterialien erweitert werden um die Herstellungskosten von negativen Elektrodenmaterialien mit hoher Kapazität für Raumtemperatur-Natrium-Batterien zu verringern. Mit Natrium angereichertes NaSnSb-negatives Elektrodenmaterial kann mit nicht mit Natrium versetztem positivem Elektrodenmaterial wie Schwefel kombiniert werden, um realisierbare Raumtemperatur Natrium-Schwefel-Batterien zu entwickeln.

Lithium-Ionen-Batterien besitzen ein ausgezeichnetes Potential für die Energiespeicherung. Das derzeit dominierende Anodenmaterial in Lithium-Ionen-Batterien mit einer Energiespeicherkapazität von 339 mAh/g ist Graphit. Als Alternative hierfür bieten sich Lithiumsilicide und Lithiumstannide an. Diese Materialien zeichnen sich durch eine viel größere Speicherkapazität und geringere Selbstentladungspotentiale aus. Für die kommerzielle Anwendung dieser beiden Systeme in Lithium-Ionen-Batterien werden grundlegende und verlässliche thermodynamische Daten benötigt. Derzeit ist die Existenz von sieben Lithiumsiliciden sicher nachgewiesen. Dazu zählen die sechs stabilen Phasen Li17Si4, Li16.42Si4, Li13Si4, Li7Si3, Li12Si7, die Hochdruckphase LiSi und die metastabile Phase Li15Si4. Für die ersten fünf genannten Phasen wurden in der ersten Förderperiode des Schwerpunktprogrammes 1473 Wärmekapazitäten und Standardentropien bestimmt. Bei den Lithiumstanniden sind derzeit sieben Phasen gesichert belegt. Allerdings existiert für keine Phase der Lithiumstannide ein verlässlicher thermodynamischer Basisdatensatz. Aus diesem Grund wurden für die beiden zuletzt genannten Lithiumsilicide (Li15Si4 und LiSi), sowie für die Lithiumstannide Li17Sn4, Li7Sn2, Li13Sn5 und Li7Sn3 die fehlenden thermodynamischen Daten experimentell bestimmt. Die hergestellten Phasen wurden zunächst mittels Röntgenbeugung, thermischer und chemischer Analyse charakterisiert. Ein Schwerpunkt dieser Arbeit lag auf der experimentellen Bestimmung der Wärmekapazitäten in einem Temperaturbereich von 2 K bis zur jeweiligen Zersetzungstemperatur der untersuchten Verbindungen. Hierfür wurden zwei unterschiedliche Kalorimeter verwendet: ein Physical Property Measurement System (Quantum Design) von 2 K bis 300 K und eine DSC 111 (Setaram), beginnend ab 300 K. Die experimentellen Daten konnten mit Messunsicherheiten von 1 % bis 2 % über 20 K und bis zu 20 % unterhalb von 20 K angegeben werden. Die Messungen bei niedrigen Temperaturen erlauben zudem die Berechnung der Standardentropien, sowie die Bestimmung von elektronischen Beiträgen und Gitterschwingungsbeiträgen zur Wärmekapazität. Weiterhin ist Fokus dieser Arbeit die Bestimmung der Standardbildungsenthalpien der Lithiumsilicide und Lithiumstannide auf Basis von Wasserstoffsorptionsmessungen mittels einer Sieverts-Apparatur. Hierfür wurden erstmals Messungen an den Lithiumsiliciden ausgehend von Li17Si4, LiH:Si (Li:Si = 17:4), Li16.42Si4 und LiSi durchgeführt. Für die Lithiumstannide dienten als Ausgangsmaterial Li17Sn4, LiH:Sn (Li:Sn =17:4), sowie Li7Sn2 und LiH:Sn (Li:Sn = 7:2). Die Anwendung des van´t-Hoff-Plots resultierte in Messunsicherheiten von mindestens 10 %. Aus diesem Grund wurde eine alternative Auswertemethode gewählt, bei der die ermittelten Wärmekapazitäten und Standardentropien mit den Gleichgewichtsdrücken aus den Wasserstoffsorptionsmessungen miteinander verknüpft werden. Auf diese Weise konnten Standardbildungsenthalpien für die untersuchten Phasen mit Fehlern kleiner 1 % ermittelt werden. Aus den Ergebnissen dieser Arbeit resultierte ein vollständiger, gesicherter thermodynamischer Datensatz für das System Li-Si. Das berechnete Li-Si-Phasendiagramm ist im sehr guten Einklang mit experimentellen literaturbekannten Daten. Für die Lithiumstannide erfolgte eine Validierung der ermittelten thermodynamischen Werte. Die in dieser Arbeit erzielten Ergebnisse liefern einen wesentlichen Beitrag zur Verbesserung der Datenbasis für thermodynamische Berechnungen und für das Verständnis von Phasensequenzen und Gleichgewichten beim Einsatz von Lithiumsiliciden bzw. Lithiumstanniden als Anodenmaterialien in Lithium-Ionen-Batterien.

The thesis analyzes how a theoretical framework and method can be formulated to make mental illness visible in photographs posted on social media. The aim is to create a basis for further research. The framework is built on time, conversation, and language. Based on Susan Sontag, Roland Barthes and W J T Mitchells thoughts, a timeline is drawn. On it, both emotions and bodies are constantly present. Jon Kabat-Zinns mindfulness method is used to give an insight into how emotions can be handled with inspiration from eastern meditation techniques. The typical “yoga image” is analyzed. It is characterized by a woman doing a yoga pose, often placed in the middle of the image surface in an exotic place. The body ideal is recognized from other fitness contexts. The material is from @kinoyoga which is run by the yoga profile Kino MacGregor. Examining photographs that communicate perfect health puts this thesis questions at the forefront. The study shows that photographs on social media are not static objects but are parts in an ongoing documentation where meaning is not given. Instead meaning keeps transforming and is contently renegotiated. When the boundaries between the physical and digital realities are blurred, it becomes difficult to distinguish the needs of the image from one’s own. The emotional experiences of shortcomings and desires can occur and start to interact. As Instagram's algorithms exploit these emotions, it becomes difficult to break the vicious circle. Instagram users are forced to abide by the app's rules. The responsibility for the ill health generated should be the owners of for-profit companies and political institutions with the power to legislate.