Magnetisierungsdynamik weichmagnetischer Dünnschichten mit modifizierter magnetischer Mikrostruktur

Abschlussdomänenstrukturen in strukturierten weichmagnetischen dünnen Schichten wurden systematisch hinsichtlich ihrer Domänenweite, Domänenmagnetisierungsrichtung, Domänenwandtypen und Wandlängen modifiziert. Somit konnte ein umfassendes Verständnis über die Beeinflussungsmöglichkeiten des dynamischen Magnetisierungsverhaltens von Abschlussdomänenkonfigurationen im GHz-Bereich erarbeitet werden. Ein bekanntes Modell zur Berechnung der akustischen Domänenresonanzfrequenz von 180° -Domänenkonfigurationen wurde unter Berücksichtigung von Abschlussdomänen und endlichen effektiven Domänenwandweiten erfolgreich erweitert. Damit ist eine präzise Vorhersage des dynamischen Verhaltens von 180° - Abschlussdomänenstrukturen möglich. Außerdem wurde aufgezeigt, dass über die Messung der ferromagnetischen Resonanz Domänenwandumwandlungen im Magnetfeld detektiert werden können. Für Strukturen mit angepasster Anisotropie wurde unabhängig von der Anisotropiestärke eine konstante akustische Resonanzfrequenz beobachtet. Dieser unerwartete Zusammenhang wird auf die kompensatorischeWirkung von Abschlussdomänenstrukturen zurückgeführt. Abschließend wird gezeigt, dass für sogenannte Bucklingdomänenstrukturen eine signifikant größere Beeinflussung der ferromagnetischen Resonanzfrequenz durch vergleichsweise kleine statische Magnetfelder erzielt werden kann, als dies bei homogen magnetisierten Strukturen und Schichten der Fall ist. Die vorgestellten Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass über eine Einstellung der ferromagnetischen Domänenstruktur das dynamische Verhalten weichmagnetischer strukturierter Schichten über einen vergleichsweise breiten Frequenzbereich hinweg gezielt modifiziert werden kann.:1. Einleitung 2. Grundlagen 2.1. Magnetische Energieterme 2.1.1. Austauschenergie 2.1.2. Zeeman-Energie 2.1.3. Magnetostatische Energie 2.1.4. Anisotropie 2.2. Magnetische Mikrostrukturen 2.2.1. Domänenwände 2.3. Magnetisierungsdynamik 2.3.1. Magnetodynamik gesättigter strukturierter Schichten 2.3.2. Magnetodynamik ungesättigter magnetischer Strukturen 3. Experimentelles 3.1. Magnetooptische Domänenbeobachtung 3.2. Magnetische Rasterkraftmikroskopie 3.3. Hysteresemessung 3.4. Dynamische Charakterisierung 3.4.1. Gepulste Mikrowellen-Magnetometrie 3.4.2. Messung der ferromagnetischen Resonanz mit dem Vektor-Netzwerkanalysator 3.5. Mikromagnetische Simulationen 4. Eigenschaften ausgedehnter Referenzschichten 5. Magnetisierungsdynamik modifizierter 180-Grad-Domänenstrukturen 5.1. Erzeugung magnetischer Mikrostrukturen unterschiedlicher Domänenweite 5.2. Magnetisierungsdynamik modifizierter 180°-Grad-Domänenstrukturen im Nullfeld 5.2.1. Effekt der Abschlussdomänen 5.2.2. Effekt kleiner Domänenwandweiten 5.3. Domänenresonanz im magnetischen Feld 5.3.1. Transversales Magnetfeld 5.3.2. Longitudinales Magnetfeld 6. Dynamischer Kompensationseffekt magnetischer Domänen in strukturierten Schichten 7. Magnetisierungsdynamik von Bucklingdomänenstrukturen 7.1. Statisches Magnetisierungsverhalten linsenförmiger Elemente 7.2. Magnetisierungsdynamik linsenförmiger Elemente 7.2.1. Mikromagnetische Simulation der Bucklingstruktur 7.2.2. Diskussion der Magnetisierungsdynamik der Bucklingstruktur 8. Zusammenfassung und Ausblick A. Magnetometrische Entmagnetisierungsfaktoren nach Aharoni B. Ballistische Entmagnetisierungsfaktoren nach Aharoni C. Herleitung der akustischen Domänenresonanzfrequenz im transversalen Fel

Mechanical Properties of ZTO, ITO, and a-Si:H Multilayer Films for Flexible Thin Film Solar Cells

The behavior of bi- and trilayer coating systems for flexible a-Si:H based solar cells consisting of a barrier, an electrode, and an absorption layer is studied under mechanical load. First, the film morphology, stress, Young’s modulus, and crack onset strain (COS) were analyzed for single film coatings of various thickness on polyethylene terephthalate (PET) substrates. In order to demonstrate the role of the microstructure of a single film on the mechanical behavior of the whole multilayer coating, two sets of InSnOx (indium tin oxide, ITO) conductive coatings were prepared. Whereas a characteristic grain–subgrain structure was observed in ITO-1 films, grain growth was suppressed in ITO-2 films. ITO-1 bilayer coatings showed two-step failure under tensile load with cracks propagating along the ITO-1/a-Si:H-interface, whereas channeling cracks in comparable bi- and trilayers based on amorphous ITO-2 run through all constituent layers. A two-step failure is preferable from an application point of view, as it may lead to only a degradation of the performance instead of the ultimate failure of the device. Hence, the results demonstrate the importance of a fine-tuning of film microstructure not only for excellent electrical properties, but also for a high mechanical performance of flexible devices (e.g., a-Si:H based solar cells) during fabrication in a roll-to-roll process or under service

Mechanical Properties of ZTO, ITO, and a-Si:H Multilayer Films for Flexible Thin Film Solar Cells

The behavior of bi- and trilayer coating systems for flexible a-Si:H based solar cells consisting of a barrier, an electrode, and an absorption layer is studied under mechanical load. First, the film morphology, stress, Young’s modulus, and crack onset strain (COS) were analyzed for single film coatings of various thickness on polyethylene terephthalate (PET) substrates. In order to demonstrate the role of the microstructure of a single film on the mechanical behavior of the whole multilayer coating, two sets of InSnOx (indium tin oxide, ITO) conductive coatings were prepared. Whereas a characteristic grain–subgrain structure was observed in ITO-1 films, grain growth was suppressed in ITO-2 films. ITO-1 bilayer coatings showed two-step failure under tensile load with cracks propagating along the ITO-1/a-Si:H-interface, whereas channeling cracks in comparable bi- and trilayers based on amorphous ITO-2 run through all constituent layers. A two-step failure is preferable from an application point of view, as it may lead to only a degradation of the performance instead of the ultimate failure of the device. Hence, the results demonstrate the importance of a fine-tuning of film microstructure not only for excellent electrical properties, but also for a high mechanical performance of flexible devices (e.g., a-Si:H based solar cells) during fabrication in a roll-to-roll process or under service

Randomized controlled phase 2 trial of hydroxychloroquine in childhood interstitial lung disease

Background No results of controlled trials are available for any of the few treatments offered to children with interstitial lung diseases (chILD). We evaluated hydroxychloroquine (HCQ) in a phase 2, prospective, multicentre, 1:1-randomized, double-blind, placebo-controlled, parallel-group/crossover trial. HCQ (START arm) or placebo were given for 4 weeks. Then all subjects received HCQ for another 4 weeks. In the STOP arm subjects already taking HCQ were randomized to 12 weeks of HCQ or placebo (= withdrawal of HCQ). Then all subjects stopped treatment and were observed for another 12 weeks. Results 26 subjects were included in the START arm, 9 in the STOP arm, of these four subjects participated in both arms. The primary endpoint, presence or absence of a response to treatment, assessed as oxygenation (calculated from a change in transcutaneous O 2 -saturation of ≥ 5%, respiratory rate ≥ 20% or level of respiratory support), did not differ between placebo and HCQ groups. Secondary endpoints including change of O 2 -saturation ≥ 3%, health related quality of life, pulmonary function and 6-min-walk-test distance, were not different between groups. Finally combining all placebo and all HCQ treatment periods did not identify significant treatment effects. Overall effect sizes were small. HCQ was well tolerated, adverse events were not different between placebo and HCQ. Conclusions Acknowledging important shortcomings of the study, including a small study population, the treatment duration, lack of outcomes like lung function testing below age of 6 years, the small effect size of HCQ treatment observed requires careful reassessments of prescriptions in everyday practice (EudraCT-Nr.: 2013-003714-40, www.clinicaltrialsregister.eu , registered 02.07.2013)

International management platform for children's interstitial lung disease (chILD-EU)

BACKGROUND: Children's interstitial lung diseases (chILD) cover many rare entities, frequently not diagnosed or studied in detail. There is a great need for specialised advice and for internationally agreed subclassification of entities collected in a register.Our objective was to implement an international management platform with independent multidisciplinary review of cases at presentation for long-term follow-up and to test if this would allow for more accurate diagnosis. Also, quality and reproducibility of a diagnostic subclassification system were assessed using a collection of 25 complex chILD cases. METHODS: A web-based chILD management platform with a registry and biobank was successfully designed and implemented. RESULTS: Over a 3-year period, 575 patients were included for observation spanning a wide spectrum of chILD. In 346 patients, multidisciplinary reviews were completed by teams at five international sites (Munich 51%, London 12%, Hannover 31%, Ankara 1% and Paris 5%). In 13%, the diagnosis reached by the referring team was not confirmed by peer review. Among these, the diagnosis initially given was wrong (27%), imprecise (50%) or significant information was added (23%).The ability of nine expert clinicians to subcategorise the final diagnosis into the chILD-EU register classification had an overall exact inter-rater agreement of 59% on first assessment and after training, 64%. Only 10% of the 'wrong' answers resulted in allocation to an incorrect category. Subcategorisation proved useful but training is needed for optimal implementation. CONCLUSIONS: We have shown that chILD-EU has generated a platform to help the clinical assessment of chILD. TRIAL REGISTRATION NUMBER: Results, NCT02852928

Magnetisierungsdynamik weichmagnetischer Dünnschichten mit modifizierter magnetischer Mikrostruktur

Abschlussdomänenstrukturen in strukturierten weichmagnetischen dünnen Schichten wurden systematisch hinsichtlich ihrer Domänenweite, Domänenmagnetisierungsrichtung, Domänenwandtypen und Wandlängen modifiziert. Somit konnte ein umfassendes Verständnis über die Beeinflussungsmöglichkeiten des dynamischen Magnetisierungsverhaltens von Abschlussdomänenkonfigurationen im GHz-Bereich erarbeitet werden. Ein bekanntes Modell zur Berechnung der akustischen Domänenresonanzfrequenz von 180° -Domänenkonfigurationen wurde unter Berücksichtigung von Abschlussdomänen und endlichen effektiven Domänenwandweiten erfolgreich erweitert. Damit ist eine präzise Vorhersage des dynamischen Verhaltens von 180° - Abschlussdomänenstrukturen möglich. Außerdem wurde aufgezeigt, dass über die Messung der ferromagnetischen Resonanz Domänenwandumwandlungen im Magnetfeld detektiert werden können. Für Strukturen mit angepasster Anisotropie wurde unabhängig von der Anisotropiestärke eine konstante akustische Resonanzfrequenz beobachtet. Dieser unerwartete Zusammenhang wird auf die kompensatorischeWirkung von Abschlussdomänenstrukturen zurückgeführt. Abschließend wird gezeigt, dass für sogenannte Bucklingdomänenstrukturen eine signifikant größere Beeinflussung der ferromagnetischen Resonanzfrequenz durch vergleichsweise kleine statische Magnetfelder erzielt werden kann, als dies bei homogen magnetisierten Strukturen und Schichten der Fall ist. Die vorgestellten Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass über eine Einstellung der ferromagnetischen Domänenstruktur das dynamische Verhalten weichmagnetischer strukturierter Schichten über einen vergleichsweise breiten Frequenzbereich hinweg gezielt modifiziert werden kann.:1. Einleitung 2. Grundlagen 2.1. Magnetische Energieterme 2.1.1. Austauschenergie 2.1.2. Zeeman-Energie 2.1.3. Magnetostatische Energie 2.1.4. Anisotropie 2.2. Magnetische Mikrostrukturen 2.2.1. Domänenwände 2.3. Magnetisierungsdynamik 2.3.1. Magnetodynamik gesättigter strukturierter Schichten 2.3.2. Magnetodynamik ungesättigter magnetischer Strukturen 3. Experimentelles 3.1. Magnetooptische Domänenbeobachtung 3.2. Magnetische Rasterkraftmikroskopie 3.3. Hysteresemessung 3.4. Dynamische Charakterisierung 3.4.1. Gepulste Mikrowellen-Magnetometrie 3.4.2. Messung der ferromagnetischen Resonanz mit dem Vektor-Netzwerkanalysator 3.5. Mikromagnetische Simulationen 4. Eigenschaften ausgedehnter Referenzschichten 5. Magnetisierungsdynamik modifizierter 180-Grad-Domänenstrukturen 5.1. Erzeugung magnetischer Mikrostrukturen unterschiedlicher Domänenweite 5.2. Magnetisierungsdynamik modifizierter 180°-Grad-Domänenstrukturen im Nullfeld 5.2.1. Effekt der Abschlussdomänen 5.2.2. Effekt kleiner Domänenwandweiten 5.3. Domänenresonanz im magnetischen Feld 5.3.1. Transversales Magnetfeld 5.3.2. Longitudinales Magnetfeld 6. Dynamischer Kompensationseffekt magnetischer Domänen in strukturierten Schichten 7. Magnetisierungsdynamik von Bucklingdomänenstrukturen 7.1. Statisches Magnetisierungsverhalten linsenförmiger Elemente 7.2. Magnetisierungsdynamik linsenförmiger Elemente 7.2.1. Mikromagnetische Simulation der Bucklingstruktur 7.2.2. Diskussion der Magnetisierungsdynamik der Bucklingstruktur 8. Zusammenfassung und Ausblick A. Magnetometrische Entmagnetisierungsfaktoren nach Aharoni B. Ballistische Entmagnetisierungsfaktoren nach Aharoni C. Herleitung der akustischen Domänenresonanzfrequenz im transversalen Fel

Magnetisierungsdynamik weichmagnetischer Dünnschichten mit modifizierter magnetischer Mikrostruktur

Abschlussdomänenstrukturen in strukturierten weichmagnetischen dünnen Schichten wurden systematisch hinsichtlich ihrer Domänenweite, Domänenmagnetisierungsrichtung, Domänenwandtypen und Wandlängen modifiziert. Somit konnte ein umfassendes Verständnis über die Beeinflussungsmöglichkeiten des dynamischen Magnetisierungsverhaltens von Abschlussdomänenkonfigurationen im GHz-Bereich erarbeitet werden. Ein bekanntes Modell zur Berechnung der akustischen Domänenresonanzfrequenz von 180° -Domänenkonfigurationen wurde unter Berücksichtigung von Abschlussdomänen und endlichen effektiven Domänenwandweiten erfolgreich erweitert. Damit ist eine präzise Vorhersage des dynamischen Verhaltens von 180° - Abschlussdomänenstrukturen möglich. Außerdem wurde aufgezeigt, dass über die Messung der ferromagnetischen Resonanz Domänenwandumwandlungen im Magnetfeld detektiert werden können. Für Strukturen mit angepasster Anisotropie wurde unabhängig von der Anisotropiestärke eine konstante akustische Resonanzfrequenz beobachtet. Dieser unerwartete Zusammenhang wird auf die kompensatorischeWirkung von Abschlussdomänenstrukturen zurückgeführt. Abschließend wird gezeigt, dass für sogenannte Bucklingdomänenstrukturen eine signifikant größere Beeinflussung der ferromagnetischen Resonanzfrequenz durch vergleichsweise kleine statische Magnetfelder erzielt werden kann, als dies bei homogen magnetisierten Strukturen und Schichten der Fall ist. Die vorgestellten Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass über eine Einstellung der ferromagnetischen Domänenstruktur das dynamische Verhalten weichmagnetischer strukturierter Schichten über einen vergleichsweise breiten Frequenzbereich hinweg gezielt modifiziert werden kann.:1. Einleitung 2. Grundlagen 2.1. Magnetische Energieterme 2.1.1. Austauschenergie 2.1.2. Zeeman-Energie 2.1.3. Magnetostatische Energie 2.1.4. Anisotropie 2.2. Magnetische Mikrostrukturen 2.2.1. Domänenwände 2.3. Magnetisierungsdynamik 2.3.1. Magnetodynamik gesättigter strukturierter Schichten 2.3.2. Magnetodynamik ungesättigter magnetischer Strukturen 3. Experimentelles 3.1. Magnetooptische Domänenbeobachtung 3.2. Magnetische Rasterkraftmikroskopie 3.3. Hysteresemessung 3.4. Dynamische Charakterisierung 3.4.1. Gepulste Mikrowellen-Magnetometrie 3.4.2. Messung der ferromagnetischen Resonanz mit dem Vektor-Netzwerkanalysator 3.5. Mikromagnetische Simulationen 4. Eigenschaften ausgedehnter Referenzschichten 5. Magnetisierungsdynamik modifizierter 180-Grad-Domänenstrukturen 5.1. Erzeugung magnetischer Mikrostrukturen unterschiedlicher Domänenweite 5.2. Magnetisierungsdynamik modifizierter 180°-Grad-Domänenstrukturen im Nullfeld 5.2.1. Effekt der Abschlussdomänen 5.2.2. Effekt kleiner Domänenwandweiten 5.3. Domänenresonanz im magnetischen Feld 5.3.1. Transversales Magnetfeld 5.3.2. Longitudinales Magnetfeld 6. Dynamischer Kompensationseffekt magnetischer Domänen in strukturierten Schichten 7. Magnetisierungsdynamik von Bucklingdomänenstrukturen 7.1. Statisches Magnetisierungsverhalten linsenförmiger Elemente 7.2. Magnetisierungsdynamik linsenförmiger Elemente 7.2.1. Mikromagnetische Simulation der Bucklingstruktur 7.2.2. Diskussion der Magnetisierungsdynamik der Bucklingstruktur 8. Zusammenfassung und Ausblick A. Magnetometrische Entmagnetisierungsfaktoren nach Aharoni B. Ballistische Entmagnetisierungsfaktoren nach Aharoni C. Herleitung der akustischen Domänenresonanzfrequenz im transversalen Fel

Belastungs- und Zuverlässigkeitsuntersuchungen im Verbundprojekt: Entwicklung und Untersuchung der Beschichtung von Folienbändern mit Kontakten, Barrieren und Solarzellen - (Akronym: Flexsol) : Abschlussbericht ; Laufzeit: 01.10.2012-30.09.2015

Silizium basierte Dünnschichtsolarzellen auf flexiblen Substraten sind eine vielversprechende Alternative für zukünftige Photovoltaikanwendungen. Sie können in großen Stückzahlen im Rolle-zu-Rolle-Verfahren auf großen Flächen und unter Verwendung von sehr kostengünstigen Polymersubstraten und bei niedrigen Temperaturen hergestellt werden. Das Ziel des Teilvorhabens „Belastungs- und Zuverlässigkeitsuntersuchungen“ waren experimentelle und theoretische Untersuchungen zum statischen bzw. dynamischen Belastungsverhalten von relevanten, flexiblen Schicht-Substratfolie-Verbunden bzw. Solarzellen-Substratfolie-Verbunden bei Raumtemperatur sowie bei erhöhten, prozessrelevanten Temperaturen bis 140°C. Ein Arbeitsschwerpunkt waren dabei zyklische Biegebelastungsexperimente unter Verwendung einer unikalen, im Projektverlauf entwickelten Biegeapparatur, um die kritischen Biegeparameter (kritische Zyklenzahl bis zum Ausfall durch Rissbildung, kritische Biegeradien und Temperatur- bzw. Dehnungsobergrenzen) und damit Lebensdauern solcher Schicht-Substratfolie-Verbunde abschätzen zu können. Wichtige, das thermo-mechanische Verhalten des Verbundes bestimmende Dünnschichteigenschaften, wie die Schichtmorpho-logie, der Elastizitätsmodul, die intrinsischen Schichtspannungen sowie die Schichtlastspannungen wurden für Einzelschichten der Materialien a-Si:H, InSnOx (ITO) und ZnSnOx (ZTO) sowie für Mehrlagensysteme der Dünnschichtsolarzelle auf flexiblen Polyethylenterephathalat (PET)-Substratfolien umfassend untersucht und in Abhängigkeit der bei der Herstellung verwendeten Prozessparameter und Schichtparameter (Schichtdicke, Material etc.) diskutiert. Des weiteren wurden das statische und zyklische Belastungsverhalten (einachsige Zugbelastung, Biegebelastung) relevanter Schicht-Substratfolie-Verbunde sowie von kompletten Solarzellen untersucht. Damit konnte ein signifikanter Beitrag zum Verständnis des Verhaltens und der Performance von flexiblen Einzelschicht- bzw. Schichtstapel-Substratfolie-Verbunde und der kompletter Solarzellverbunde unter thermisch-mechanischer Belastung für Anwendungen beispielsweise auf gekrümmten Oberflächen geleistet werden. Diese Erkenntnisse sind von herausragender Bedeutung für flexible Dünnschichtsolarzellen auf Polymersubstraten und waren aus der Literatur bislang nicht bekannt. Darüber hinaus flossen die Ergebnisse des Teilprojekts ein in die Arbeiten der Projektpartner des Verbundprojekts beispielsweise in Form der Formulierung kritischen Prozessparameter (z.B. kritische Vorspannkraft, kritische Biegeradien, Art der Folieneinspannung und Folienführung) und die Anlagendimensionierung für den Rolle-zu-Rolle-Herstellungsprozesses.Silicon based thin film solar cells on flexible substrates are a promising alternatives for future photovoltaic applications. They can be produced at low temperatures and in large quantities on low-cost large area polymer substrates using a roll-to-roll technology. The main goal of the subproject “Investigations of the behavior and reliability under mechanical load” were experimental and theoretical investigations of the behavior of flexible composites under static and dynamic mechanical load. The performance of relevant flexible thin film-polymer substrate-composites as well as solar cell- polymer substrate-composites was studied at room temperature and at elevated temperatures up to 140°C that are relevant for the deposition of solar cells. A major part of the work focused on cyclic bending load experiments using a novel and unique test device for the determination of critical bending parameter (critical number of cycles until failure by crack initiation, critical bending radii, maximum temperature load and pre-strain) and for the estimation of the lifetime of such film-polymer substrate-composites. Important thin film properties that determine the thermo-mechanical behavior, e.g. the film morphology, the Young’s modulus, the intrinsic film stress and film stress under load were studied for single films and multilayers of a-Si:H, InSnOx (ITO) und ZnSnOx (ZTO) on flexible Polyethylenterephathalate (PET) substrates. The results were discussed with respect to the process parameters during deposition and thin film parameters (film thickness, material etc.). Furthermore, the behavior under static and dynamic load (uniaxial tensile load and bending load) was investigated for relevant film-substrate-composites and for the whole solar cell stack. The results of these investigations significantly contribute to the understanding of the behavior and the performance of flexible thin film solar cell composites under thermo-mechanical load for the application, e.g. on curved surfaces. As similar works are not known from literature, the findings are of particular relevance for flexible thin film solar cells on polymer substrates. Apart from this, the results of the sub project, e.g. the formulation of critical process parameters (critical pre-strain, critical bending radius, manner of tape guidance) significantly contributed to the research and development of the other project partners, for example the design of a roll-to-roll-deposition tool

Cyclic guanosine monophosphate-dependent protein kinase I promotes adhesion of primary vascular smooth muscle cells

The cyclic guanosine monophosphate (cGMP)/cGMP-dependent protein kinase type I (cGKI) pathway regulates many cellular functions. The current study shows that 8-Br-cGMP stimulates the number of attached primary but not that of subcultured murine vascular smooth muscle cells (VSMCs). These effects of 8-Br-cGMP require the presence of cGKI. In agreement with previous studies, cGKI inhibited the number of cells in repeatedly passaged murine VSMCs. Activation of the cGMP/cGKI pathway in freshly isolated primary VSMCs slightly decreased apoptosis and strongly increased cell adhesion. The stimulation of cell adhesion by cGKI involves an inhibition of the RhoA/Rho kinase pathway and increased exposure of β(1) and β(3) integrins on the cell surface. Together, these results identify a novel proadhesive function of cGMP/cGKI signaling in primary VSMCs and suggest that the opposing effects of this pathway on VSMC number depend on the phenotypic context of the cells