The dissertation thesis deals with optimization of the scintillation detector for efficient detection of low energy signal electrons in a specimen chamber of a scanning electron microscope. The solution was based on the study of signal electron energy loss mechanisms during their interaction with a conductive layer and a scintillator that can be studied using simulations based on the stochastics Monte Carlo methods. Based on test simulations and their comparison with experimental data, the ideal Monte Carlo software was chosen and used for the study of signal electron energy losses during their transport through the conductive layer as well as following interaction with scintillator, in dependency on the signal electron energy. Simulation results allowed to define criteria for the optimization of the conductive layer. According to these parameters, the optimized layers were deposited on the surface of different scintillators and experimentally tested in the scintillation detector of the scanning electron microscope. Experimental measurements allowed to verify accomplished simulations and provide new information about impact of materials and thicknesses of conductive layers in combination with materials of scintillators and light guides. The increase of the detection efficiency of the scintillation detector equipped with optimised conductive layers and its capability to detect low energy signal electrons were experimentally proved.

Ordinary concrete is the most commonly used building material, but nowadays the requirements for low energy consumption, durability of structures together with their easy diagnostics as well as ecological production raises. This thesis deals with cement and aluminosilicate composites with content of conductive fillers, which allows to monitor the change in electrical properties, most commonly electrical resistance in dependence on mechanical stress. In the experimental part of the thesis, test beams were produced based on alkali-activated slag with content of carbon nanotubes, graphite powder, carbon black and carbon fibre. The beams were subjected to flexural loading in a three-point bending configuration and the shift in electrical resistance was monitored.

This work deals with the problem of the thick-film pastes and their printing. In the main chapter of this work, the realization of a workplace for thick-film pastes' printing is described. The construction of the realized plotter and the controlling electronics of the plotter is depicted in detail.In the following chapter, the console, through which the plotter is controlled via PC, and the CAD program, which serves for projecting of the motives printed, are described.In the final chapter of this work, the measured profiles of the paste printed for various settings of printing parameters and the photographs of the motives printed are stated.

The thesis is aimed to design textile antennas that can operate in the ISM band 5.8 GHz. Attention is turned to practical exploitation of these antennas under regular conditions. Variations of the bandwidth of the antenna due to washing and waterproofing will be observed. Finally, the impact of the proximity of living tissue on the parameters of antennas will be studied.

The submitted work deals with the methods for manufacturing and analysis of contacts on crystalline silicon solar cells. It is focused on selective processes for the production of solar cells metal contacts. The masking feature of silicon nitride is used for selective silicon etching, selective phosphorus diffusion and selective electro-less nickel deposition. Properties of metal contacts precursors are investigated using optical microscopy and their electrical properties using methods based on a four-point probe method. Results are used for the manufacturing of silicon, solar cell with an innovative type of the structure of the front side metallization: chemical nickel, conductive adhesive and copper wire. This approach allows to reduce shading of the front area of PV cells with the ability to avoid usage of busbars. The another advantage of this approach is in replacement of costly silver in at least 2/3 cross section of the front side metallization. Selective ablation of silicon nitride layer was conducted by means of IR laser beam.

<div>A microheater and resistance temperature detector (RTD) are designed and fabricated for various applications. First, a hierarchical manifold microchannel heatsink with an integrated microheater and RTDs is demonstrated. Microfluidic cooling within the embedded heat sink improves heat dissipation, with two-phase operation offering the potential for dissipation of very high heat fluxes while maintaining moderate chip temperatures. To enable multi-chip stacking and other heterogeneous packaging approaches, it is important to densely integrate all fluid flow paths into the device. Therefore, the details of heatsink layouts and fabrication processes are introduced. Characterization of two-phase cooling as well as reliability of the microheater/RTDs are discussed. In addition, another application of microheater for mining particle detection using interdigitated capacitive sensor. While current personal monitoring devices are optimized for monitoring microscale particles, a higher resolution technique is required to detect sub-micron and nanoscale particulate matters (PM) due to smaller volume and mass of the particles. The detection capability of the capacitive sensor for sub-micron and nanoparticles are presented, and an incorporated microheater improved stable capacitive sensor reading under air flow and various humidity. </div><div>This paper also introduces the characterization of nanomaterials such as metallic nanowires (NWs) and single layer graphene. First, the copper nanowire (CuNW)/graphene hybrid networks for transparent conductors (TC) is investigated. Though indium tin oxide (ITO) has been widely used, demands for the next generation of TC is increasing due to a limited supply of indium. Thus, the optical and electrical properties of CuNW/graphene hybrid network are compared with other transparent conductive materials including ITO. Secondly, silver nanowire (AgNW) growth technique using electrodeposition is introduced. A vertically aligned branched AgNW arrays is made using a porous anodic alumina template and the optical properties of the structure are discussed.</div><div><br></div>

In der vorliegenden Arbeit werden zwei Materialklassen behandelt. Im Hauptteil soll die Synthese und Charakterisierung von molekularen Organo-Silber-Komplexen und deren Einsatz als Tintenmaterial in weichen lithographischen Verfahren beschrieben werden. Dadurch sollen strukturierte Schichten des Komplexes zugänglich sein, welche durch entsprechende Nachbehandlung in elementares Silber umgewandelt werden können, wodurch man schließlich strukturierte Silberelektroden erhält. Der Einsatz solcher strukturierter Elektroden ist für die Weiterentwicklung transparenter elektrisch leitender Schichten, welche man im heutigen Alltag in nahezu jedem elektro-optischen Bauteil findet, essentiell. Bisher beruhen transparente Elektroden vorwiegend auf Zinn dotiertem Indiumoxid (ITO), welches zu den transparent leitfähigen Oxiden (TCOs) gehört und sehr gute elektrische Eigenschaften aufweist. TCOs sind transparente Oxide, welche ihre Leitfähigkeit durch den Einbau von Dotierstoffen und eine damit einhergehende Erzeugung von Störstellen im Kristallgitter erhalten. Aufgrund der anhaltenden Indiumverknappung wird allerdings zunehmend nach Alternativen zu ITO gesucht. Neben weiteren transparent leitfähigen Oxiden wie z.B. Antimon oder Fluor dotiertem Zinnoxid besteht die Möglichkeit, auf leitfähige Polymere, Kohlenstoffmaterialien oder Metalle zurückzugreifen. Diese drei Klassen haben den Vorteil des Einsatzes in flexiblen Bauteilen, welcher bei Verwendung der TCOs aufgrund ihrer Brüchigkeit nur begrenzt möglich ist. Metalle weisen dabei die geringsten elektrischen Widerstände auf und sind daher besonders interessant. Die Herausforderung bei der Verwendung von Metallen liegt allerdings im Erreichen der Transparenz. Durch die Strukturierung der Dünnfilme unterhalb des Wellenlängenbereiches des sichtbaren Lichts kann diese gewährleistet werden. Eine Strukturierung kann zum einen durch z.B. chemische oder physikalische Abscheideprozesse und zum anderen durch die bereits angesprochenen weichen lithographischen Verfahren realisiert werden. Die Entwicklung sogenannter Tinten für solche Druckverfahren auf Basis molekularer Organo-Silber-Komplexe stellt daher ein interessantes Forschungsgebiet dar. In einem zweiten, kleineren Teil dieser Arbeit soll die Synthese neuartiger poröser elementorganischer Gerüstverbindungen (EOFs) auf Basis von Phosphor, Antimon und Bismut und deren katalytische Aktivität vorgestellt werden. Die EOFs wurden erstmals 2008 veröffentlicht und zeichnen sich im Gegensatz zu den ebenfalls bekannten metallorganischen Gerüstverbindungen durch kovalente Element-Kohlenstoff-Bindungen aus. Die Materialien, welche meist auf der Basis von Silanen aufgebaut sind, zeichnen sich durch ihre hohe Stabilität gegenüber Luftsauerstoff und Feuchtigkeit aus und zeigen interessante Eigenschaften in der Wasserdampfphysisorption. Die Adsorption von Wasserdampf findet erst in einem hohen Relativdruckbereich statt, was die stark unpolare Oberfläche der EOFs aufzeigt. Durch diese Eigenschaft weisen die Materialien ein großes Potential für die adsorptive Abtrennung von unpolaren Stoffen aus Wasser oder Luft auf. Durch die Substitution des Siliziums durch Zinn konnte gezeigt werden, dass mit geeigneten Metallpräkursoren ebenfalls EOF-Materialien hergestellt werden können, welche neben den bereits genannten Eigenschaften auch Potential für katalytische Anwendungen zeigen. Dieser Weg sollte in der vorliegenden Arbeit aufgegriffen werden. Durch die Integration der Elemente Phosphor, Antimon und Bismut sollten weitere EOF-Materialien synthetisiert und hinsichtlich ihrer katalytischen Eigenschaften untersucht werden. Ein phosphorhaltiges EOF ist vor allem interessant für postsynthetische Infiltration von Übergangsmetallen. Dadurch können essentielle heterogene Katalysatoren zugänglich sein, welche eine große Bedeutung für die Organokatalyse haben, bei denen bisher vorwiegend die homogenen Analoga verwendet werden. Der Ersatz durch heterogene Katalysatoren würde einen wesentlichen synthetischen Fortschritt mit sich bringen, da diese nach der Reaktion einfach abgetrennt werden können und keine aufwendige Aufarbeitung erforderlich ist.

This work demonstrates an approach to develop low-cost, semi-transparent, long-term stable, and efficient organic photovoltaic (OPV) cells and organic light-emitting diodes (OLEDs) using various alternative electrodes such as conductive polymers, doped ZnO, and carbon nanotubes. Such electrodes are regarded as good candidates to replace the conventional indium tin oxide (ITO) electrode, which is expensive, brittle, and limiting the manufacturing of low-cost, flexible organic devices. First, we report long-term stable, efficient ITO-free OPV cells and transparent OLEDs based on poly(3,4-ethylene-dioxythiophene):poly(styrenesulfonate) (PEDOT:PSS) electrodes by using a solvent post-treatment or a structure optimization. In addition, a high performance internal light out-coupling system for white OLEDs based on PEDOT:PSS-coated metal oxide nanostructures is developed. Next, we demonstrate highly efficient ITO-free OPV cells and OLEDs with optimized ZnO electrodes doped with alternative non-metallic elements. The organic devices based on the optimized ZnO electrodes show significantly improved efficiencies compared to devices with standard ITO. Finally, we report semi-transparent OPV cells with free-standing carbon nanotube sheets as transparent top electrodes. The resulting OPV cells exhibit very low leakage currents with good long-term stability. In addition, the combination of various kinds of bottom and top electrodes for semi-transparent and ITO-free OPV cells is investigated. These results demonstrate that alternative electrodes-based OPV cells and OLEDs have a promising future for practical applications in efficient, low-cost, flexible and semi-transparent device manufacturing. / Die vorliegende Arbeit demonstriert einen Ansatz zur Verwirklichung von kostengünstigen, semi-transparenten, langzeitstabilen und effizienten Organischen Photovoltaik Zellen (OPV) und Organischen Leuchtdioden (OLEDs) durch die Nutzung innovativer Elektrodensysteme. Dazu werden leitfähige Polymere, dotiertes ZnO und Kohlenstoff-Nanoröhrchen eingesetzt. Diese alternativen Elektrodensysteme sind vielversprechende Kandidaten, um das konventionell genutzte Indium-Zinn-Oxid (ITO), welches aufgrund seines hohen Preises und spröden Materialverhaltens einen stark begrenz Faktor bei der Herstellung von kostengünstigen, flexiblen, organischen Bauelementen darstellt, zu ersetzten. Zunächst werden langzeitstabile, effiziente, ITO-freie Solarzellen und transparente OLEDs auf der Basis von Poly(3,4-ethylene-dioxythiophene):Poly(styrenesulfonate) (PEDOT:PSS) Elektroden beschrieben, welche mit Hilfe einer Lösungsmittel-Nachprozessierung und einer Optimierung der Bauelementstruktur hergestellt wurden. Zusätzlich wurde ein leistungsfähiges, internes Lichtauskopplungs-System für weiße OLEDs, basierend auf PEDOT:PSS-beschichteten Metalloxid-Nanostrukturen, entwickelt. Weiterhin werden hoch effiziente, ITO-freie OPV Zellen und OLEDs vorgestellt, bei denen mit verschiedenen nicht-metallischen Elementen dotierte ZnO Elektroden zur Anwendung kamen. Die optimierten ZnO Elektroden bieten im Vergleich zu unserem Laborstandard ITO eine signifikant verbesserte Effizienz. Abschließend werden semi-transparente OPV Zellen mit freistehenden Kohlenstoff-Nanoröhrchen als transparente Top-Elektrode vorgestellt. Die daraus resultierenden Zellen zeigen sehr niedrige Leckströme und eine zufriedenstellende Stabilität. In diesem Zusammenhang wurde auch verschiedene Kombinationen von Elektrodenmaterialen als Top- und Bottom-Elektrode für semi-transparente, ITO-freie OPV Zellen untersucht. Zusammengefasst bestätigen die Resultate, dass OPV und OLEDs basierend auf alternativen Elektroden vielversprechende Eigenschaften für die praktische Anwendung in der Herstellung von effizienten, kostengünstigen, flexiblen und semi-transparenten Bauelement besitzen.

A heating technology was combined with forming processes to enlarge the formable channel depth of metallic bipolar plates in two process routes. To apply a rapid heating process, electrical resistance heating was chosen and integrated into a forming tool. With a hot forming as well as a two-stage forming process with annealing, two different process routes are presented. According to the results, the technology of resistance heating is well suited for the improvement of the formable channel depth. For both process routes, an increase in forming depth was demonstrated. In hot forming, the channel depth could be improved by up to 50% depending on geometrical parameters of the tool as well as the state of temperature of the sheet. / Zur Vergrößerung der umformbaren Kanaltiefe von metallischen Bipolarplatten wurde eine Erwärmungstechnologie mit dem Umformprozess kombiniert. Zur Anwendung eines schnellen Erwärmungsprozesses wurde die elektrische Widerstandserwärmung gewählt und in ein Umformwerkzeug integriert. Mit der Warmumformung sowie einem zweistufigen Umformprozess mit Zwischenglühen wurden zwei unterschiedliche Prozessrouten analysiert. Die Ergebnisse zeigen, dass die Technologie der Widerstandserwärmung für eine Verbesserung der umformbaren Kanaltiefe geeignet ist. Für beide Prozessrouten konnte eine Erhöhung der Umformtiefe nachgewiesen werden. Bei der Warmumformung konnte die Kanaltiefe in Abhängigkeit der geometrischen Parameter des Werkzeugs sowie des Temperaturzustands des Blechs um bis zu 50% verbessert werden.

Electroconductive composites are modern materials that are commonly used in many industries such as the construction industry among others. For example these materials can be useful as sensors for monitoring changes in constructions. The aim of this thesis is the research of electrically conductive silicate composite based on secondary raw materials. The design of this composite is based on the development of its own mixtures and experimental verification of the effect of the structure. The introduction part consists of a detailed analysis of 15 materials. Samples of the 5 fine and 2 coarse electrically conductive fillers were tested. Composite with filler Condufit C4 was selected as representative for type of fine fillers. Composite with filler Supragraphite C300 was selected as representative for type of coarse fillers. The selection of the composites was based on the impedance of the fabricated composites with these fillers. Subsequently, the individual components of the primary mixture were substituted. The cement was replaced by high-temperature fly ash in the amount of 20, 30, and 40 %, the aggregate of a similar fraction was replaced by steel sawdust, and the primary electrically conductive fillers were replaced by secondary ones in the amount of 30 and 50 %. All proposed replacements reduced the impedance of the composite. The most effective replacement for impedance reduction was replacement with waste graphite (up to 92 % reduction), which also slightly improved the mechanical properties of the composite. The result of this thesis is an optimized electrically conductive composite based on secondary raw materials with a fine type of filler with 30 % replacement by waste graphite "odpad vysavač"which achieves an impedance of 5 ohms. The partial goal of this thesis is a verification of the influence of moisture on the impedance of composites. Results are significantly affected by moisture when using the coarse type of filler, when using the fine type are not.