The degradation predicted by classical DC reliability methods, such as bias temperature instability (BTI) and hot carrier injection (HCI), might not translate sufficiently to the AC conditions, which are relevant on the circuit level. The direct analysis of circuit level reliability is therefore an essential task for hardware qualification in the near future. Ring oscillators (RO) offer a good model system, where both BTI and HCI contribute to the degradation. In this work, it is qualitatively shown that the additional off-state stress plays a crucial role at very high stress voltages, beyond upper usage boundaries. To yield an accurate RO lifetime prediction a frequency measurement setup with high resolution is used, which can resolve small changes in frequency during stress near operation conditions. An ACDC conversion model is developed predicting the resulting frequency change based on DC input data. From the extrapolation to 10 years of circuit lifetime the model predicts a very low frequency degradation below 0.2% under nominal operation conditions, where the off-state has a minor influence.

Electroconductive cellulose-based fibres were fabricated by depositing multi-walled carbon nanotubes (MWNTs) on the surface using a simple and scalable dip coating. The morphology, mechanical properties and conductive properties of the resultant MWNT–cellulose fibres were investigated by scanning electron microscopy, tensile testing and electrical resistance measurement, respectively. The resistance (RL) of the single MWNT–cellulose fibre can be controlled in a wide range of 50–200 000 kΩ cmˉ¹ by varying the conditions of dip coating. The sensing behaviour of these fibres to liquid water was investigated in detail. The results showed that they exhibit rapid response, high sensitivity and good reproducibility to water, with a relative electrical resistance change of about 100–8000% depending on the initial resistance. It was proposed that the disconnection of MWNT networks caused by swelling effects of the cellulose fibres is the dominant mechanism. Moreover, the sensitivity of the MWNT–cellulose fibres to an electrolyte solution was also investigated.

The photo-conversion efficiency and stability of back-illuminated dye sensitised solar cells with titanium foil based photoanodes are enhanced by a simple nitric acid treatment through which the foil is passivated. This treatment changes the morphology of the titanium foil and increases its electrochemical double layer capacitance.

Within this thesis, we investigate the possibilities of physical layer secrecy for two special system models. In detail, we study beamforming and protection strategies in the Multiple-Input Single-Output (MISO) Gaussian Wiretap Channel (WTC) and the Gaussian two-hop relay WTC with multiple antennas at transmitter and receiver. In both system models, we examine the influence of partial Channel State Information (CSI) on the link to the eavesdropper and compare the achievable secrecy rates with the case of full CSI. We show for the MISO WTC that in the fast fading scenario the Beamforming Vector (BV) can be optimized such that the ergodic secrecy rate is maximized with regard to the degree of channel knowledge. Further we show that the ergodic secrecy rate can be significantly increased by usage of Artificial Noise (AN), if applied in a smart way. This means that the degree of channel knowledge on the link to the eavesdropper influences the portion of power that is spent for AN at the transmitter as well as the direction, in which the AN signal is sent. In addition, we apply the same beamforming and protection strategies to the slow fading scenario and find that these techniques also reduce the secrecy outage probability. For the two-hop relay WTC, we introduce Information Leakage Neutralization (IN) as a new protection strategy. If applied to a system model, where the transmitter has full CSI, the instantaneous secrecy rate performs almost as well as the instantaneous capacity of the peaceful system without an eavesdropper. The IN protected scheme outperforms the AN protected approach and performs much better than any beamforming scheme without additional protection mechanism. Another positive aspect of the IN protected scheme in the case of full CSI is that conventional channel codes can be applied instead of wiretap codes. For the case of partial CSI, where the transmitter has only an outdated estimate on the channel between relay and the eavesdropper, we show that the IN protected scheme can also be applied. Here, it strongly depends on the channel realizations and the delay of the estimate, whether the IN or the AN protection scheme should be applied. / In dieser Arbeit wird das Leistungsvermögen der Sicherheit auf der physikalischen Schicht anhand von zwei speziellen Systemmodellen untersucht. Im Detail werden Beamforming- und Absicherungsstrategien im gaußschen Multiple-Input Single-Output (MISO) Wiretap Channel (WTC) und dem gaußschen Two-hop Relay WTC mit mehreren Antennen am Sender und Empfänger studiert. In beiden Systemmodellen wird der Einfluss von partieller Kanalkenntnis zum Abhörer betrachtet und die so erreichbaren Sicherheitsraten mit denen verglichen, die bei voller Kanalkenntnis erreichbar sind. Für den MISO WTC kann gezeigt werden, dass für Kanäle mit schnellem Schwund der Beamforming-Vektor in Hinblick auf die ergodische Sicherheitsrate unter Berücksichtigung des Grades der Kanalkenntnis optimiert werden kann. Zudem kann durch die intelligente Verwendung von künstlichem Rauschen (Artificial Noise, AN) die ergodische Sicherheitsrate signifikant erhöht werden. Hierbei nimmt der Grad der Kanalkenntnis direkt Einfluss auf die Aufteilung der Leistung zwischen Daten- und AN-Signal am Sender sowie auch auf die Richtung, in der das AN-Signal gesendet wird. Zudem kann gezeigt werden, dass dieselben Beamforming- und Absicherungsstrategien ebenfalls die Sicherheitsausfallwahrscheinlichkeit für Kanäle mit langsamem Schwund minimieren. Im gaußschen Two-hop Relay WTC wird Information Leakage Neutralization (IN) als neuartige Absicherungsstrategie eingeführt. Diese Absicherungsstrategie erreicht nahezu dieselben instantanen Raten wie ein friedvolles System ohne Abhörer, wenn es bei voller Kanalkenntnis am Sender eingesetzt wird. Weiterhin sind durch die IN-Absicherungsstrategie höhere Raten erreichbar als durch den Einsatz von AN. Zusätzlich kann im Fall von voller Kanalkenntnis auf den Einsatz von Wiretap-Codes verzichtet werden. Auch im Fall partieller Kanalkenntnis, wo der Sender nur eine veraltete Schätzung des Kanals zwischen Relay und Abhörer besitzt, kann gezeigt werden, dass die IN-Absicherungsstrategie angewendet werden kann. Hierbei hängt es jedoch stark von den Kanalrealisierungen und dem Alter der Kanalschätzung ab, ob die IN- oder die AN-Absicherungsstrategie bessere Ergebnisse bringt und daher angewandt werden sollte.

Mit dem Ausbruch der COVID-19 Pandemie mussten sich Unternehmen, Institutionen, Bildungseinrichtungen sowie Privatpersonen weltweit innerhalb kürzester Zeit mit neuen Themen der Zusammenarbeit auseinandersetzen. Durch diesen Wandel haben digitale Formate zur virtuellen Zusammenarbeit und Kommunikation wie beispielsweise E-Lectures, Video-Konferenzen oder Home-Office Möglichkeiten an Bedeutung gewonnen. Von hoher Relevanz sind hierbei Aspekte der geografischen Unabhängigkeit und zeitlichen Arbeitseffizienz. Erste Studien zeigen, dass die intensive Auseinandersetzung mit digitalen Formaten wie dem Homeoffice, eine Steigerung der Akzeptanz bewirken (Stürz et al., 2020). [Aus der Einleitung]

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The global upheaval caused by COVID-19 in 2020 has by many been considered as the biggest accelerator for digitalization in various areas, and Higher Education Institutions (HEI) are no exception to this. Universities had to abruptly shift to digital formats also termed e-learning. Some universities have been better prepared for online teaching than others, but for most within the educational community it has been a new experience to study or teach most if not all courses online without any further physical touch points. Due to the semester schedule, lecturers and students at Munich Business School had to adapt during an on-going semester and switch their way of teaching and learning more or less overnight, from offline teaching only to online teaching only. This situation has offered a unique opportunity to add to the literature on effective learning as well as e-learning by comparing exclusively offline and online learning environments across the same student population and measuring their impact on perceived learning success. This unique situation has further allowed for the development of a new model to explain possible drivers of perceived learning success under such circumstances. While an unexpected upheaval like COVID-19 may not happen in this exact same scenario again, new pandemics and global crises can easily impact future teaching environments in a similar manner, at least with regards to the limited time available to make such a switch. Consequently, the model presented here encourages further research and, if sufficiently validated in future research, has the power to provide insights into how to design an effective learning environment in HEI.

Durch interne und externe Ereignisse, wie z. B. die derzeitige Covid-19-Pandemie, ergeben sich vielfältige Änderungen in beinahe allen Lebenslagen, somit auch in pädagogischen Kontexten des Bildungsbereiches. In diesem Zusammenhang sind auch Konzepte der Lernberatung und Lernbegleitung verstärkt in den Fokus zu nehmen. Diese Konzepte fokussieren sich grundsätzlich auf das selbstorganisierte Lernen (vgl. Promotionskolleg Lebenslanges Lernen, 2003:15; Siebert, 2011:19), wobei die Intention in der Entwicklung neuer Lernkulturen liegt, die im Zusammenhang einer vielseitigen Ermöglichungsdidaktik diskutiert (vgl. Wiesner et al., 2002a:12; Nolda, 2012:38 ff.) und in der praktischen Umsetzung handlungstheoretischer Konzepte hervorgehoben wird (vgl. Heyse/Erpenbeck, 1997).

As the COVID-19 pandemic enforced governments around the world to suspend social gatherings including on-site teaching at educational intuitions, universities had to rely on digital technologies to compensate face-to-face activities and maintain teaching and learning operations. This paper aims to explore problems and challenges that faced lecturers during the rapid changeover to digital teaching in response to the limitations caused by the crisis. The case study focuses on the Technische Universität Dresden as an example for the transition to digital teaching in the context of an unforeseen crisis. A set of practical recommendations to support academic teaching staff in adopting effective digital teaching is developed based on needs and requirements identified in the literature and extensive qualitative interviews with experts in digital teaching and higher education fields.

Schulleistungsstudien verweisen immer wieder auf die deutlichen Unterschiede zwischen Jungen und Mädchen in den MINT-Fächern (Mathematik, Informatik, Naturwissenschaft und Technik). Mädchen wählen MINT-Fächer in der Schule seltener als Schwerpunktfächer. Anschließend entscheiden sie sich seltener für MINTBerufswege. Da die MINT-Fächer Zugang zu interessanten und gut bezahlten Berufen bieten und zur Verminderung ökonomischer Ungleichheit und zur Erhöhung der Chancengleichheit beitragen, sollten Mädchen frühzeitig ermutigt werden, sich mit MINT-Themen zu beschäftigen. Weiter besteht ein Fachkräftemangel in den Unternehmen. Mädchen und junge Frauen sollen für MINT interessiert werden, in der Hoffnung, dem Fachkräftemangel in Zukunft begegnen zu können (acatech 2014). Hier setzt das Konzept des MINTcoach an, welchess über drei Jahre in einem BMBF geförderten Verbundvorhaben der Hochschule Niederrhein und der Hochschule Trier, Umwelt-Campus Birkenfeld (FKZ: 01FP1609 und 01FP1610) entstanden ist. MINTcoach ist ein ganzheitlicher didaktischer Ansatz.