Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Synthese von Ferrocenyloxy- (FcO-; Fc = Fe(η5-C5H4)(η5-C5H5)) substituierten Silanen, Stannoxanen, Titanocen- und Zirkonocen-Komplexen. Weiterhin wurden Titanocen-Komplexe mit Ferrocenyl-sulfanyl- (FcS-) und Ferrocenylselanyl- (FcSe-) Liganden dargestellt. Das elektrochemische Verhalten dieser Verbindungen wurde mittels Cyclovoltammetrie, Square-Wave-Voltammetrie und in situ UV/Vis-NIR-Spektroskopie untersucht. Das drucklose Niedertemperaturfügen von Kupferwerkstoffen und das Generieren dünner MgO- und ZnO-Schichten auf Si-Substraten mittels CVD und Spin-Coating-Prozesse stellen zwei weitere Kernthemen dieser Arbeit dar. Das Niedertemperaturfügen umfasst die Synthese von Ag(I)-Carboxylaten wie [AgO2CCR2OC(O)OMe] (R = H, Me) und deren Verwendung als Basis-Komponenten in der Entwicklung von Fügepasten. Zur Erzeugung von MgO- und ZnO-Schichten wurden Metall-Dialkoholate des Typs [M(OCHMeCH2NMeCH2)2] (M = Mg, Zn) synthetisiert und mit MOCVD- und/oder Spin-Coating-Techniken abgeschieden.

Metal nanoparticles have recently gained popularity in many research areas due to their nanosize-related properties. Depending on the size of the metal nanoparticle, their mode of interaction with electromagnetic radiation and the outcome of this interaction vary; in turn the effect exerted on a protein which is conjugated to a nanoparticle varies, because different sized nanoparticles demonstrate different modes of energy transfer with electromagnetic radiation and molecules conjugated to them. Very small cluster with sizes around 1 – 1.2 nm tend to get excited by incident light and emit fluorescence, whereas larger nanoparticles absorb the incoming light very strongly due to their LSPR. In this study we observed the outcomes of the interaction between two types of nanoparticles, namely gold and gold/silver alloyed nanoparticles with the fluorescence emission of two fluorophores, namely eGFP and rPhiYFP; and demonstrated a bioassay where the fluorescence modulation by gold nanoparticles can be used as the sensing strategy. Lastly, we demonstrated the potential of autofluorescent gold nanoparticles as intracellular reporters.

Data marts storing pre-aggregated data, prepared for further roll-ups, play an essential role in data warehouse environments and lead to significant performance gains in the query evaluation. However, in order to ensure the completeness of query results on the data mart without to access the underlying data warehouse, null values need to be stored explicitly; this process is denoted as negative caching. Such null values typically occur in multidimensional data sets, which are naturally very sparse. To our knowledge, there is no work on shrinking the null tuples in a multi-dimensional data set within ROLAP. For these tuples, we propose a lossless compression technique, leading to a dramatic reduction in size of the data mart. Queries depending on null value information can be answered with 100% precision by partially inflating the shrunken data mart. We complement our analytical approach with an experimental evaluation using real and synthetic data sets, and demonstrate our results.

Transparente Elektroden (TE) sind unverzichtbar in modernen optoelektronischen Bauelementen. Die derzeitig am häufigsten verwendete TE ist Indium Zinn Oxid (ITO). Aufgrund der Nachteile von ITO setzt sich die vorliegende Arbeit mit ITO-Alternativen auseinander. Zwei Ansätze werden in dieser Arbeit untersucht. Der erste Ansatz beruht auf Dielektrikum/Metall/Dielektrikum (DMD) Filmen, im zweites Ansatz werden Silber Nanodrähten (NW) als TE untersucht. Im ersten Ansatz wurden DMD Elektroden auf Glas und Polyethylenterephthalat (PET) fabriziert. Eine Kombination von gesputterten TiOx/Ag/AZO Schichten lieferte die höchste jemals gemessene Transmission und Leitfähigkeit für eine Elektrode auf Glas und PET. Eine durchschnittliche Transmission größer als 85 % (inklusive Substrat) im Bereich von 400-700 nm und einen Schichtwiderstand von unter 6 Ω/sq wurden erreicht. Um die Leistung der TiOx/Ag/AZO Elektrode in einem Bauteil zu überprüfen, wurde sie in einer organischen Licht emittierenden Diode (OLED) implementiert. Die DMD-basierten OLEDs erreichten eine 30 % höhere Strom Effizienz auf Glas und eine 260 % höhere Strom Effizienz auf PET im Unterschied zu den ITO-basierten Bauteilen. Im zweiten Ansatz zur Realisierung flexibler transparenter Elektroden wurden NWs diskutiert. Die Implementierung von Nanodrähten in lösungsprozessierten organischen Licht emittierenden Dioden weißt noch immer zwei große Hürden auf: hohe Rauigkeit der Nanodrahtfilme und Wärmeempfindlichkeit von PET. Um die Rauigkeit zu verkleinern und gleichzeitig die Stabilität zu erhöhen werden zunächst die Nanodrähte in ein UV-härtendes Polymer eingebettet. Es wird eine Transmission von bis zu 80 % (inklusive Substrat) und ein Schichtwiderstand von 13 Ω/sq erreicht. Gleich wie bei den DMD Elektroden wurden auch NW Elektroden in eine OLED implementiert. Die Bauteile zeigten eine größere Flexibilität, Leitfähigkeit und Luminanz als die PET/ITO Referenzen während die selbe Leistungseffizienz erreicht wurde. / Transparent electrodes (TEs) are a key element in optoelectronics. TEs assure simultaneous light interaction with the active device layers and efficient charge carrier injection or extraction. The most widely used TE in today’s industry is indium tin oxide (ITO). However, there are downsides to the use of ITO. The scope of this thesis is to discuss alternatives to ITO. Two main approaches are examined in this thesis - one approach is based on using dielectric/metal/dielectric (DMD) films and the other is based on using silver nanowire (NW) films. For the first approach, a combination of sputtered TiOx/Ag/AZO was found to yield the highest transmittance and conductivity ever reported for an electrode on PET with an average transmittance larger than 85 % (including the substrate) in the range 400-700 nm and sheet resistance below 6 Ω/sq. To test the device performance of TiOx/Ag/AZO, DMD electrodes were implemented in organic light emitting diodes (OLEDs). DMD-based devices achieve up to 260 % higher efficacy on PET, as compared to the ITO-based reference devices. As a second approach, NWs were investigated. The implementation of silver nanowires as TEs in solution processed organic light emitting diodes still faces two major challenges: high roughness of nanowire films and heat sensitivity of PET. Therefore, within this thesis, an embedding process with different variations is elaborated to obtain highly conductive and transparent electrodes of NWs on flexible PET substrates. The NWs are embedded into a UV-curable polymer, to reduce the electrode roughness and to enhance its stability. A a transmittance of 80 % (including the substrate) and sheet resistance of 13 Ω/sq is achieved.

Nano silver has positive effects on the growth and development of in vitro plants. In this study, shoots of in vitro banana with 1 cm in length were cut off the tip which was cultured in Murashige and Skoog (MS) medium supplemented with 30 g.L-1 sucrose, 15% coconut water (v/v), 5 mg. L-1 6-Benzyladenine (BA), 8 g.L-1 agar and nano silver (1, 3, 5, 7 ppm). After twenty days cultured, shoots in the medium supplemented with 1 ppm nano silver have grown well with 8.4 times multiplication and total chlorophyll content (2.05 mg.g-1), three-fold higher than in the control experiment. All new shoot samples were cultivated in a new medium with same component and supplemented with 1 mg.L-1 active charcoal to study root formation. The results showed that the best medium for root development was the one with 3 ppm nano silver. In this treatment, the height of shoots, number of leaves, number of roots, root length, fresh weight, dry weight and total chlorophyll content were 2.90 cm, 4.40 leaves per explant, 7.10 roots per explant, 7.7 cm per explant, 1.47 g per explant, 0.136 g and 3.17 mg.g-1, respectively. In vitro healthy seedlings with equal size were grown in nurseries. Different concentrations of nano silver (5, 10, 15 ppm) were sprayed on once a week. After 30 days, the highest quality result was observed at concentration 5 ppm with shoot of 4.86 cm in length, 5.20 leaves per shoot, 4.60 roots per explant, root of 4.87 cm in length and 3.07 g per explant in fresh weight. / Nano bạc có tác động tích cực lên quá trình sinh trưởng và phát triển của một số loài thực vật nuôi cấy in vitro. Trong nghiên cứu này, chồi non in vitro có chiều cao 1 cm đã cắt bỏ đỉnh được nuôi cấy trên môi trường MS có bổ sung 30 g/L đường, 15% nước dừa (v/v), 5 mg/L BA, 8 g/L agar và nano bạc ở nồng độ 1, 3, 5, 7 ppm. Sau 20 ngày nuôi cấy, mẫu cấy phát triển tốt trên môi trường bổ sung nano bạc nồng độ 1 ppm với hệ số nhân chồi 8,4 lần, hàm lượng chlorophyll tổng số đạt 2,05 mg/g, cao gấp ba lần so với mẫu đối chứng. Mẫu cấy được chuyền sang môi trường mới có thành phần tương tự và bổ sung thêm 1 mg/L than hoạt tính để khảo sát sự tạo rễ. Kết quả cho thấy mẫu cấy trên môi trường có nồng độ nano bạc 3 ppm phát triển tốt nhất với chiều cao cây 2,90 cm/mẫu; số lá 4,40/ mẫu; số rễ 7,10/ mẫu; chiều dài rễ 7,7 cm/mẫu; khối lượng tươi 1,47 g/mẫu, khối lượng khô 0,136 g/mẫu và hàm lượng chlorophyll tổng đạt 3,17 mg/g. Những cây con in vitro phát triển tốt được trồng ngoài vườn ươm. Các dung dịch nano bạc có nồng độ 5, 10, 15 ppm được dùng để phun lên cây 1 lần/tuần. Sau 30 ngày, kết quả cao nhất ghi nhận ở dung dịch có nồng độ 5 ppm với chiều cao chồi đạt 4,86 cm, 5,20 lá/chồi, 4,60 rễ/mẫu, chiều dài rễ đạt 4,87 cm và khối lượng tươi đạt 3,07 g/mẫu.

Diese Arbeit demonstriert die vollständige thermoelektrische Charakterisierung einzelner einkristalliner Bismuttellurid- und Silbernanodrähte und deren anschließende lokale strukturelle und chemische Charakterisierung mittels analytischer Transmissionselektronenmikroskopie. Die lokale strukturelle, chemische und morphologische Charakterisierung entlang der Nanodrähte trägt essentiell zum Verständnis des thermoelektrischen Transportes bei und bestätigt die Korrelation zwischen Oberflächen- und den thermoelektrischen Eigenschaften. Für durchmesservariierte Bismuttelluridnanodrähte wird der Einfluss der Morphologie auf die Wärmeleitfähigkeit bei Raumtemperatur quantifiziert. Im Vergleich zu einem glatten Referenznanodraht zeigt der durchmesservariierte Nanodraht gleicher Zusammensetzung und Kristallorientierung eine Reduktion der Wärmeleitfähigkeit um 55 %. Diese Reduktion kann durch Phononenrückstreuung an der eingekerbten Oberfläche erklärt werden. Die elektrische Leitfähigkeit und der Seebeckkoeffizient der Bismuttelluridnanodrähte deuten auf einen topologischen Oberflächenzustand hin. Für Silbernanodrähte werden die elektrische Leitfähigkeit und die Wärmeleitfähigkeit im Temperaturbereich von 1,4 K bis 300 K gemessen. Mit fallender Temperatur steigt die relative Reduktion der Wärmeleitfähigkeit im Verhältnis zur elektrischen Leitfähigkeit stärker, sodass die Lorenzzahl die klassische Wiedemann-Franz-Relation nicht erfüllt und eine Funktion der Temperatur darstellt. Der Temperaturverlauf der Lorenzzahl der Silbernanodrähte entspricht der 1938 von Makinson aufgestellten Theorie für hochreine Metalle und ist im Tieftemperaturbereich um bis zu zwei Größenordnungen zum Sommerfeldwert reduziert. / This work demonstrates the full thermoelectric characterisation of individual single crystalline bismuth telluride and silver nanowires and their subsequent local structural and chemical characterisation via analytical transmission electron microscopy along the whole nanowires. Therefore, the correlation between the structure, in particular the surface morphology, and the thermoelectric transport properties is unambiguously shown. For diameter varied bismuth telluride nanowires the influence of the morphology on the thermal conductivity is quantified at room temperature. The diameter varied nanowire shows a reduction of 55 % with respect to the smooth nanowire of the same chemical composition and structural orientation. This reduction can be explained by phonon backscattering at the indents. The electrical conductivity and the Seebeck coefficient indicate the presence of a topological surface state. For silver nanowires the electrical and thermal conductivity are determined in the temperature range between 1.4 K and 300 K. With decreasing temperature the relative reduction of the thermal conductivity is higher than the reduction of the electrical conductivity resulting in a temperature-dependent Lorenz number, so that the classical Wiedemann-Franz relation is not fulfilled. The temperature characteristic of the silver nanowires'' Lorenz number is in agreement with the theory Makinson established for highly pure metals in 1938 and is reduced by two orders of magnitude with respect to the Sommerfeld value in the low temperature regime.

Die vorliegende Arbeit widmet sich der Untersuchung von 4 Modellsystemen der Oberflächenforschung. Die verwendeten experimentellen Methoden sind Summenfrequenzerzeugungsspekroskopie (SFG), Thermische Desorptionsspektroskopie (TDS), Beugung niederenergetischer Elektronen (LEED), Augerelektronenspektroskopie (AES), Infrarotadsorptionsspektrokopie (IRAS) und Rastertunnelmikroskopie (STM). Durch die Verwendung von SFG waren Messungen bis zu 50 mbar möglich. Die untersuchten Systeme sind: CO auf Pt(111), Wasser auf Ag(001) und MgO/Ag(001), CO auf Au/MgO/Ag(001) und CO auf Au-Pd/MgO/Ag(001). Bei den Messungen von CO auf Pt(111) tritt unter bestimmten Druck- und Temperaturbedingungen eine bisher nicht näher untersuchte Doppelpeakstruktur auf, die genauer charakterisiert wurde. Die Untersuchungen von Wasser auf MgO/Ag(001) und Ag(001) zeigen, dass sich auf MgO/Ag(001) zuerst eine Monolage Wasser mit einer darauffolgenden Multilage ausbildet, wohingegen es auf Ag(001) von Beginn an in einer Multilagenschicht wächst. Die Monolage kann unter der Multilage gemessen werden und einige Resonanzen identifiziert werden. Für Au/MgO/Ag(001) zeigte sich mittels STM eine Abhängigkeit des Au-Wachstums von der Schichtdicke, die allerdings nicht spektroskopisch in Erscheinung tritt. Bei den Messungen an gemischten Au-Pd-Teilchen auf MgO/Ag(001) zeigen sich Unterschiede im Adsorptionsverhalten zwischen reinen Metallteilchen und gemischten Teilchen, die auf eine Wechselwirkung zwischen den beiden Metallen zurückzuführen ist. Nach Heizschritten auf 600 K reichern sich die Au-Atome im Mantel des Teilchens an, das Pd bildet den Kern. Die Ergebnisse aller Messungen werden unter Berücksichtigung neuer Veröffentlichungen diskutiert. / This thesis focuses on 4 different model systems of surface science. The experimental techniques used for the measurements include sum frequency generation (SFG), thermal desorption spectroscopy (TDS), low energy electron diffraction (LEED), Auger electron spectroscopy (AES), infrared adsorption spectrosocopy (IRAS) and scanning tunneling microscopy (STM). By using SFG, measurements could be performed up to a pressure of 50 mbar. The systems under investigation were: CO on Pt(111), water on Ag(001) and on MgO/Ag(001), CO on Au/MgO/Ag(001), and CO on Au-Pd/MgO/Ag(001). The system of CO on Pt(111) exhibits a two peak-pattern under certain pressure and temperature conditions which has not been studied so far. Various experiments helped to elucidate the origin of this distinct behaviour. The measurements of water on Ag(001) and MgO/Ag(001) show that on MgO, water first adsorbs as a monolayer with a following multilayer, whereas on Ag(001) it adsorbs as a multilayer from the beginning. The monolayer can be studied below the multilayer and some resonances can be identified. For the case of Au/MgO/Ag(001), STM shows that the growth mode of Au depends on the thickness of the supporting MgO film, which can not be seen with spectroscopic methods. For mixed Au-Pd particles on MgO/Ag(001) a clear difference in the adsorption behaviour between pure metal particles and mixed particles can be seen, which is explained by an interaction between these metals. Annealing the mixed particles to 600 K leads to a segregation of the metals, where the Au atoms diffuse to the shell and the Pd atoms make up the core. The results of all these measurements are discussed in the light of recent publications.

Die vorliegende Arbeit verfolgt das Ziel, Cu(Ag)-Dünnschichten als potentiellen Werkstoff für Leiterbahnen in der Mikroelektronik zu untersuchen. Für die Beurteilung dieses Materialsystems wurden vier Schwerpunkte bezüglich der Schichtcharakterisierung definiert: Herstellung, Gefüge, thermomechanische Eigenschaften, Elektromigrationsresistenz. Grundlage sämtlicher Untersuchungen ist eine geeignete Probenpräparation. In Anlehnung an Technologien, die zur Zeit bei der Herstellung von reinen Cu-Leiterbahnen Anwendung finden, erfolgte die Beschichtung der Cu(Ag)-Schichten (Dicke bis 1 µm) galvanisch aus einem schwefelsauren Elektrolyten unter Additiveinsatz auf thermisch oxidierten Siliziumwafern. Hierbei war nicht nur die Abscheidung von ganzflächigen Dünnschichten, sondern auch die Beschichtung auf strukturierte Substrate von Interesse. Die erzeugten Schichtproben werden in ihren Gefügeeigenschaften, vergleichend zu reinen Kupferschichten, charakterisiert. Hierzu zählen Korngrößen und -orientierungen, thermisches Gefügeverhalten, Einbau, Verteilung und Segregation von Silber und Fremdstoffen sowie die elektrischen Eigenschaften. Von grundsätzlicher Bedeutung für das Elektromigrationsverhalten und damit für die Zuverlässigkeit und das Leistungsvermögen sind die thermomechanischen Eigenschaften. Diese werden an ausgedehnten Schichten mit der Substratkrümmungsmessung bis zu Temperaturen von 500°C beschrieben. Die Diskussion des mechanischen Schichtverhaltens umfasst sowohl thermische als auch temporale Charakteristika. Die Untersuchungen geben einen Einblick in die wirkenden Mechanismen des Stofftransports und des Spannungsabbaus. Den Abschluss der Arbeit stellen erste Experimente zum Elektromigrationsverhalten der Cu(Ag)-Dünnschichten dar. Den Kern dieser Analysen bilden Messungen an sog. Blech-Strukturen (Materialdriftexperimente). Hierbei werden geeignete Technologien für die mikrotechnologische Herstellung von derartigen Cu(Ag)-Strukturen vorgestellt. Anhand erster Messungen wird das Elektromigrationsverhalten von Cu(Ag)-Metallisierungen in seinen Grundcharakteristika beschrieben.

Ternary luminescent copper and silver indium sulfide quantum dots (QDs) can be an attractive alternative to cadmium and lead chalcogenide QDs. The optical properties of Cu–In–S and Ag–In–S (AIS) QDs vary over a broad range depending on the QD composition and size. The implementation of ternary QDs as emitters in bio-sensing applications can be boosted by the development of mild and reproducible syntheses directly in aqueous solutions as well as the methods of shifting the photoluminescence (PL) bands of such QDs as far as possible into the near IR spectral range. In the present work, the copper-doping of aqueous non-stoichiometric AIS QDs was found to result in a red shift of the PL band maximum from around 630 nm to ∼780 nm and PL quenching. The deposition of a ZnS shell results in PL intensity recovery with the highest quantum yield of 15%, with almost not change in the PL band position, opposite to the undoped AIS QDs. Size-selective precipitation using 2-propanol as a non-solvent allows discrimination of up to 9 fractions of Cu-doped AIS/ZnS QDs with the average sizes in the fractions varying from around 3 to 2 nm and smaller and with reasonably the same composition irrespective of the QD size. The decrease of the average QD size results in a blue PL shift yielding a series of bright luminophors with the emission color varies from deep-red to bluish-green and the PL efficiency increases from 11% for the first fraction to up to 58% for the smallest Cu-doped AIS/ZnS QDs. The rate constant of the radiative recombination of the size-selected Cu-doped AIS/ZnS QDs revealed a steady growth with the QD size decrease as a result of the size-dependent enhancement of the spatial exciton confinement. The copper doping was found to result in an enhancement of the photoelectrochemical activity of CAIS/ZnS QDs introduced as spectral sensitizers of mesoporous titania photoanodes of liquid-junction solar cells.

Ternary luminescent copper and silver indium sulfide quantum dots (QDs) can be an attractive alternative to cadmium and lead chalcogenide QDs. The optical properties of Cu–In–S and Ag–In–S (AIS) QDs vary over a broad range depending on the QD composition and size. The implementation of ternary QDs as emitters in bio-sensing applications can be boosted by the development of mild and reproducible syntheses directly in aqueous solutions as well as the methods of shifting the photoluminescence (PL) bands of such QDs as far as possible into the near IR spectral range. In the present work, the copper-doping of aqueous non-stoichiometric AIS QDs was found to result in a red shift of the PL band maximum from around 630 nm to ∼780 nm and PL quenching. The deposition of a ZnS shell results in PL intensity recovery with the highest quantum yield of 15%, with almost not change in the PL band position, opposite to the undoped AIS QDs. Size-selective precipitation using 2-propanol as a non-solvent allows discrimination of up to 9 fractions of Cu-doped AIS/ZnS QDs with the average sizes in the fractions varying from around 3 to 2 nm and smaller and with reasonably the same composition irrespective of the QD size. The decrease of the average QD size results in a blue PL shift yielding a series of bright luminophors with the emission color varies from deep-red to bluish-green and the PL efficiency increases from 11% for the first fraction to up to 58% for the smallest Cu-doped AIS/ZnS QDs. The rate constant of the radiative recombination of the size-selected Cu-doped AIS/ZnS QDs revealed a steady growth with the QD size decrease as a result of the size-dependent enhancement of the spatial exciton confinement. The copper doping was found to result in an enhancement of the photoelectrochemical activity of CAIS/ZnS QDs introduced as spectral sensitizers of mesoporous titania photoanodes of liquid-junction solar cells.