Großflächige Abscheidung von Graphen - Ein wichtiger Schritt für neuartige Bauelemente

Das wachsende Interesse an Graphen beruht auf seiner unverwechselbaren Bandstruktur und seinen damit zusammenhängenden herausragenden physikalischen Eigenschaften. Es wird daher weltweit nach einem Verfahren gesucht, Graphen großflächig und mit hoher Qualität abzuscheiden. In einer an der TH Wildau [FH] speziell für diese Aufgabe konzipierten Reaktionskammer wurde die Herstellung mittels chemischer Gasphasenabscheidung auf katalytischen Metalloberflächen für verschiedene Parameter studiert und deren Verträglichkeit mit der CMOS -Technologie untersucht. Die ersten Tests erfolgten auf Nickel, da hier eine im Volumen stattfindende katalytische Reaktion einsetzt. In weiteren Schritten fiel die Wahl auf Kupfer, da hier die Reaktion an der Oberfläche stattfindet und daher ein stabilerer Prozess realisiert werden konnte. Die Qualitätsprüfung der erzeugten Schichten erfolgte mittels Ramanspektrometrie

Optische Anregungen in eindimensionalen Peierls-Hubbard-Modellen

In dieser Arbeit werden die optischen Anregungen des eindimensionalen erweiterten Peierls-Hubbard-Modells anhand verschiedener störungstheoretischer Ansätze untersucht. Dieses Modell beschreibt quasi-eindimensionale, dimerisierte Materialien, wie beispielsweise pi-konjugierte Polymere, deren optische Anregungen zu zahlreichen Anwendungen in der Technik führen. Im erweiterten Peierls-Hubbard-Modell konkurrieren Coulomb-Wechselwirkung und Peierls-Wechselwirkung miteinander, deren Ursachen, nämlich die Elektron-Elektron-Wechselwirkung bzw. Elektron-Ion-Wechselwirkung, grundverschieden sind. Unabhängig voneinander verursachen beide Störungen eine Lücke im Ladungssektor: das System ist ein Isolator. Um die optischen Eigenschaften dieses Modells störungstheoretisch berechnen zu können, muß zunächst die dominante Wechselwirkung identifiziert werden: diese liefert dann den Ausgangspunkt der Störungstheorie. Im Rahmen einer feldtheoretischen Analyse wird das Wechselspiel der beiden Wechselwirkungen betrachtet. Dabei werden die Grenzfälle des Mott-Hubbard-Regimes und des Ladungsdichtewelle-Regimes unterschieden. Es stellt sich heraus, daß die Peierls-Wechselwirkung die dominante Störung darstellt. Damit ist das Peierls-Modell der Ausgangspunkt der Störungstheorie des erweiterten Peierls-Hubbard-Modells; es wird eine Entwicklung in der Coulomb-Wechselwirkung vorgenommen. Die Grundzustandsenergie und die Einteilchenlücke des Modells werden anhand der Rayleigh-Schrödinger-Störungstheorie zweiter Ordnung berechnet. Die exzitonischen Anregungsenergien bzw. Ladungs- und Spinlücke werden anhand verschiedener störungstheoretischer Ansätze bestimmt, da die Rayleigh-Schrödinger-Störungstheorie den exzitonischen Charakter der optischen Anregungen nicht berücksichtigen kann. Dabei handelt es sich um die Wannier-Störungstheorie, die Two-Step-Störungstheorie und die Downfolding-Störungstheorie, wobei die störungstheoretische Entwicklung jeweils bis zur zweiten Ordnung in der Coulomb-Wechselwirkung durchgeführt wird. Die störungstheoretischen Resultate werden mit den zugehörigen numerisch exakten Resultaten der Dichtematrix-Renormierungsgruppe verglichen. Dabei liefert die Wannier-Störungstheorie das beste Ergebnis

Spin dynamics and manipulation of nanostructured systems in simulation and experiment

Diese Arbeit befasst sich mit der Manipulation der Magnetisierung in einem Multiferroikum und in einer Permalloy Nanostruktur. Im multiferroischen CoFe2O4-BaTiO3 Nanokompositsystem konnte durch oberflächensensitive Messmethoden und Röntgenbeugungsexperimente nachgewiesen werden, dass ein selbstorganisiertes Wachstum vorliegt. Es lässt sich eine Phasentrennung zwischen den ferrimagnetischen CoFe2O4-Säulen und der ferroelektrischen BaTiO3-Matrix feststellen. Beide Phasen besitzen eine hohe kristalline Ordnung, wobei für das CoFe2O4 gegenüber dem Volumenwert eine um 0.5% reduzierte Gitterkonstante bestimmt wurde. Messungen der magnetischen Eigenschaften zeigen, dass durch diese strukturelle Verzerrung eine uniaxiale magnetische Anisotropie im Nanokomposit erzeugt wird. Auf Grund der elastischen Kopplung beider Phasen an deren Grenzflächen lässt sich, mit Hilfe eines externen Magnetfeldes, eine Deformation des gesamten Nanokomposites hervorrufen. Mittels XLD-Messungen kann ein direkter, elementspezifischer Zusammenhang zwischen der Orientierung der Magnetisierung (d.h. dem resultierenden magnetischen Moment des Co und Fe) und dem elektrischen Dipolmoment des BaTiO3 (bestimmt durch die Position des Ti) nachgewiesen werden. Die elektrischen Eigenschaften des Nanokomposites können daher mit einem externen Magnetfeldes kontrolliert werden. Der zweite Bereich dieser Dissertation befasst sich mit der Beschreibung von dynamischen Prozessen einer Magnetisierung, die durch ein externes Hochfrequenzfeld angeregt wird. Hierzu wird ein mikromagnetisches Simulationsverfahren vorgestellt, mit dem sich Experimente zur Ferromagnetischen Resonanz modellieren lassen. Um die Qualität des Verfahrens zu überprüfen, wurde die mikromagnetische Simulation der Dispersionsrelation der uniformen Mode (Resonanzlinienbreite und -position) eines dünnen Permalloy-Film in der Filmebene mit den Vorhersagen analytischer Theorien (Kittel) verglichen. Es konnte eine maximale Abweichung von 0.02% ermittelt werden. Des Weiteren wurden die Dispersionsrelationen einer Permalloy-Leiterbahn in zwei magnetisch unterschiedlichen Orientierungen gemessen und simuliert. Im Gegensatz zum unstrukturierten Film, lassen sich verschiedene Arten von Anregungsmoden identifizieren. Es werden Modelle erläutert, anhand derer das Verhalten dieser Moden qualitativ wiedergeben werden kann. Dabei wird berücksichtigt, dass dynamische Entmagnetisierungsfelder und Inhomogenitäten im statischen Entmagnetisierungsfeld auftreten. Auf Grund dieser Felder ist eine Analyse der Resonanzpositionen mittels der Kittelgleichung nicht möglich bzw. müssen Hilfsannahmen wie eine effektive Leiterbahnbreite eingeführt werden. Der Vergleich von simulierten und gemessenen Anregungsmoden zeigt, dass die hohe Abweichung bestimmter Anregungsmoden auf die Rauigkeit der Leiterbahnränder zurückgeführt werden kann. Des Weiteren weicht entweder die Sättigungsmagnetisierung des Probensystem, gegenüber dem Volumenwert von Permalloy, um 10% ab, oder es liegt ein reduzierter g-Faktor von g = 2.045 vor

Rayleigh-Plateau Instabilität für Flüssigkeitsfilme auf Drähten

Rayleigh-Plateau Instabilität für Flüssigkeitsfilme auf Drähten bringen das Fluid zum Zerfallen. Das Ziel dieser Ausarbeitung ist die Analyse einer solchen zylindersymmetrischen Instabilität auf ein Fluid mit dem Radius R, welches ein Draht mit dem Radius R_0 < R umhüllt. Das Resultat zeigt das der Draht stabilisierend auf das ihn umgebene Fluid wirkt indem es den Zerfall des Fluids verzögert. Außerdem wurden die Auswirkungen anderer Eigenschaften des Fluids, in Bezug auf die Instabilität desselbigen untersucht