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Strukturelle Änderungen in dünnen amorphen Zr-Al-Ni-Cu- und Ta-Si-N-SchichtenBicker, Matthias 21 June 2000 (has links)
Mit verschiedenen experimentellen Methoden
werden die strukturabhängigen Eigenschaften amorpher Zr-Al-Ni-Cu-
und Ta-Si-N- Multikomponentenschichten untersucht. Aus Messungen
der mechanischen Spannungen in amorphen Zr-Al-Ni-Cu-Schichten
werden mit hoher Empfindlichkeit relative Volumenänderungen
bestimmt, die bei Schichtwachstum, Relaxation und Kristallisation
auftreten. Das Meßverfahren ermöglicht Untersuchungen der
Spannungsrelaxation und Viskosität in der Nähe des Glasübergangs.
Irreversible Spannungsrelaxationen unterhalb von Tg
können mit der "Freie Volumen-Theorie" gedeutet werden. Als Ursache
für eine schnelle Abnahme von Druckspannungen im Bereich des
Glasübergangs wird dagegen ein Fließprozeß vorgeschlagen.
Unmittelbar während der Kristallisation werden nur geringe
Spannungsänderungen festgestellt. Aus Messungen der isothermen
Spannungsrelaxation werden Viskositäten der amorphen Schichten
bestimmt. Aus den Spannungsmessungen ergeben sich neue Erkenntnisse
über das Relaxations- und Kristallisationsverhalten von
Multikomponentengläsern. Es werden grundlegende Fragestellungen zu
Entmischungs- und Kristallisationsvorgängen in amorphen
Ta-Si-N-Schichten untersucht, die auch für technologische
Anwendungen der Schichten als Diffusionsbarrieren relevant sind.
ASAXS-, TEM- und XRD- Messungen ergeben, daß in amorphen
Ta40Si14N46-Schichten bei
Temperaturen zwischen 1073 K und 1273 K komplexe Prozesse, wie eine
Phasenseparation und eine nachfolgende Nanokristallisation
ablaufen. Diese Prozesse führen zu einer Bildung von Strukturen mit
charakteristischen Ausdehnungen und wirken sich auf die
mechanischen Spannungen aus. Durch die vorliegenden Ergebnisse wird
gezeigt, daß die Stabilität der Diffusionsbarrieren bereits
unterhalb der Kristallisationstemperatur durch die Entmischung und
Nanokristallisation begrenzt ist.
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Nanoskalige Metall-Wasserstoff-Systeme / Nanoscale metal-hydrogen systemsPundt, Astrid 10 November 2001 (has links)
No description available.
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Advances in experimental methods to probe surface relief grating formation mechanism in photosensitive materialsYadavalli, Nataraja Sekhar January 2014 (has links)
When azobenzene-modified photosensitive polymer films are irradiated with light interference patterns, topographic variations in the film develop that follow the electric field vector distribution resulting in the formation of surface relief grating (SRG). The exact correspondence of the electric field vector orientation in interference pattern in relation to the presence of local topographic minima or maxima of SRG is in general difficult to determine. In my thesis, we have established a systematic procedure to accomplish the correlation between different interference patterns and the topography of SRG. For this, we devise a new setup combining an atomic force microscope and a two-beam interferometer (IIAFM). With this set-up, it is possible to track the topography change in-situ, while at the same time changing polarization and phase of the impinging interference pattern. To validate our results, we have compared two photosensitive materials named in short as PAZO and trimer. This is the first time that an absolute correspondence between the local distribution of electric field vectors of interference pattern and the local topography of the relief grating could be established exhaustively. In addition, using our IIAFM we found that for a certain polarization combination of two orthogonally polarized interfering beams namely SP (↕, ↔) interference pattern, the topography forms SRG with only half the period of the interference patterns. Exploiting this phenomenon we are able to fabricate surface relief structures below diffraction limit with characteristic features measuring only 140 nm, by using far field optics with a wavelength of 491 nm.
We have also probed for the stresses induced during the polymer mass transport by placing an ultra-thin gold film on top (5–30 nm). During irradiation, the metal film not only deforms along with the SRG formation, but ruptures in regular and complex manner. The morphology of the cracks differs strongly depending on the electric field distribution in the interference pattern even when the magnitude and the kinetic of the strain are kept constant. This implies a complex local distribution of the opto-mechanical stress along the topography grating. The neutron reflectivity measurements of the metal/polymer interface indicate the penetration of metal layer within the polymer resulting in the formation of bonding layer that confirms the transduction of light induced stresses in the polymer layer to a metal film. / Azobenzolhaltige Polymere gehören zu einer Klasse funktionaler Materialien, bei denen durch ein äußeres Strahlungsfeld eine starke mechanische Reaktion ausgelöst werden kann. Durch die Bindung an das Polymerrückgrat können die Azobenzole, die unter UV-Belichtung eine Photoisomerisierung ausführen, was zum Teil drastische Effekte zur Folge hat. Unter Belichtung mit Intensitätsmustern, d.h. mit räumlich variierender Verteilung der Polarisation oder der Intensität des einfallenden Lichts verändert sich die Topographie der azobenzolhaltigen Filme, was zur Bildung von Oberflächengittern (engl. Surface Relief Gratings, SRG) führt.
In dieser Arbeit wurde eine neue Methode vorgeschlagen, bei der das Verhalten elastischer/morphologischer Eigenschaften unter verschiedenen Belichtungsbedingungen, d.h. mit unterschiedlicher Verteilung der Polarisation und der Intensität in situ lokal als Funktion der Position entlang der SRG aufgenommen werden kann. Außerdem wurde hier vorgeschlagen, opto-mechanische Spannungen, die innerhalb der photosensitiven Polymerfilme während der Belichtung entstehen, mit Hilfe dünner aufgebrachter metallischen Schichten abzubilden und zu analysieren.
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Diffusion Modeling in Stressed Chalcogenide Thin-FilmsSchäfer, Stefan Jerome 06 April 2022 (has links)
Die Effizienz von Verbindungshalbleitern hängt von ihrer lokalen Zusammensetzung und ihrer räumlichen Elementverteilung ab. Um die opto-elektronischen Eigenschaften solcher Bauelemente zu optimieren, ist ein detailliertes Verständnis und die Kontrolle der Zusammensetzungsgradienten entscheidend. Industriell wichtige Bauelemente sind Absorberschichten für Dünnschichtsolarzellen, die eine hohe Effizienz in Kombination mit einem geringen Materialbedarf und einer hohen elastischen Flexibilität bieten. Ein gängiges Herstellungsverfahren für Dünnschicht-Solarzellenabsorber ist das Annealen bei hohen Temperaturen. Im Gegensatz zu dem, was bei Fick'schen Diffusionsprozessen zu erwarten wäre – führt dieses regelmäßig zur Bildung steiler und stabiler Zusammensetzungsgradienten, die oft von den optimalen Profilen für hocheffiziente Absorber abweichen. In dieser Arbeit liegt das Hauptaugenmerk auf den mechanischen Spannungen, die sich im Inneren von Dünnschichten entwickeln, und auf deren Auswirkungen auf Diffusionsprozesse und die mikrostrukturelle Entwicklung des Materials. Es wird gezeigt, dass die Bildung von elastischen Spannungen die endgültigen Elementverteilungen stark beeinflusst und sogar zur Bildung von starken und stabilen Zusammensetzungsgradienten führt. In dieser Arbeit wird weiterhin argumentiert, dass die Wirkung der Spannungen auf die Gleichgewichts-Zusammensetzungsprofile von den mikrostrukturellen Eigenschaften des Materials abhängen kann, insbesondere vom Vorhandensein von Leerstellenquellen. Ein Vergleich numerischer Berechnungen mit Echtzeitdaten der energiedispersiven Röntgenbeugung, die während der Dünnschichtsynthese in-situ erfasst wurden, hilft zu zeigen, dass die so entwickelten Interdiffusionsmodelle die experimentell beobachteten Beugungsspektren und insbesondere die Stagnation der Interdiffusion vor Erreichen der vollständigen Durchmischung teilweise reproduzieren können. / The operational efficiency of compound semiconductors regularly depends on their local elemental composition and on the spatial distribution of contained elements. To optimize the opto-electronic properties of such devices, a detailed understanding and control of compositional gradients is crucial. Industrially important devices are thin-film solar cell absorber layers which deliver high photo-conversion efficiencies in combination with a low demand of material and high elastic flexibility. These materials use local variations in composition to tune their opto-electronic properties. A common fabrication process for thin-film solar cell absorbers involves annealing at
high temperatures to achieve specific compositional gradients, which – contrary to what could
be expected from simple Fickian diffusion processes – regularly results in the formation of steep
and stable compositional gradients, often deviating from the optimal profiles for high-efficiency
absorbers. In this work attention is focused especially on mechanical stresses developing inside thin-films and on their effects on diffusion processes and on the material’s micro-structural evolution. It is shown that the formation of elastic stresses strongly influences the final elemental distributions, even leading to the formation of strong and stable final compositional gradients. However, this thesis also argues that their exact effect on equilibrium composition profiles may depend on the detailed micro-structural properties of the material, especially on the presence of vacancy sources and sinks. A comparison of numerical calculations with real-time synchroton-based energy-dispersive X-ray diffraction data acquired in-situ during thin-film synthesis helps to demonstrate that the such developed interdiffusion models can partly reproduce the experimentally observed diffraction spectra and, especially, the stagnation of interdiffusion before total intermixing is achieved.
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Ermittlung der Degeneration weichmagnetischer Werkstoffe durch Trennverfahren und ihre Berücksichtigung im Kontext elektrischer MaschinenLindner, Mathias 31 January 2019 (has links)
Die Magnetisierungskurven und Ummagnetisierungsverluste weichmagnetischer Werkstoffe zeigen sich stark abhängig von den zur Bearbeitung eingesetzten Trennverfahren. Nach dem theoretischen Ergründen der Ursachen und dem Entwurf einer genauen und praxistauglichen Prüfmethodik erfolgt die messtechnische Charakterisierung dieser Abhängigkeiten an ausgewählten Werkstoffen, Trennverfahren, Probengeometrien und Magnetisierungsbedingungen. Dies ermöglicht erste Rückschlüsse auf die Sensitivität magnetischer Eigenschaften gegenüber Bearbeitungseffekten. Anhand der Ergebnisse können schließlich Modelle zur Beschreibung der Materialdegeneration an Bearbeitungskanten identifiziert werden. Weiterführend werden drei Methoden zur Nachrechnung von Magnetkreisen eingeführt, um im Entwurfsprozess elektrischer Maschinen den Einfluss von degenerierten Eigenschaften abzuschätzen. Diese werden abschließend an praktisch relevanten Anordnungen mit konventionellen Berechnungen und Messwerten verglichen. / Magnetization curves and core losses of soft magnetic materials are strongly dependent on the applied cutting processes. After identifying the theoretical causes and designing an accurate and convenient measuring technique those dependencies are determined from selected materials, cutting processes, sample geometries and magnetization conditions. Thus, first conclusions about the sensitivity of magnetic properties to cutting effects are possible. The results eventually enable the identification of models specifying the material degeneration at cutting edges. Furthermore, three methods are introduced in order to describe magnetic circuits, as common in electrical machines, but under the influence of degenerated properties. Finally, those methods are compared to conventional calculations and measurements at practically relevant cores.
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Mechanische Spannungen und Mikrostruktur dünner TiNi- und Ti50Ni50-xCux-Formgedächtnisschichten / Mechanical stresses and microstructure of TiNi and Ti50Ni50-xCux shape memory thin filmsHarms, Henning 06 May 2003 (has links)
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Wachstum amorpher Schichten: Vergleich von Experiment und Simulation im Bereich Oberflächenrauhigkeit und mechanische Spannungen / Growth of amorphous thin films: Comparison of experiment and simulation concerning surface roughness and mechanical stressesMayr, Stefan Georg 01 November 2000 (has links)
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