Machine learning plasma-surface interface for coupling sputtering and gas-phase transport simulations

Thin film processing by means of sputter deposition inherently depends on the interaction of energetic particles with a target surface and the subsequent particle transport. The length and time scales of the underlying physical phenomena span orders of magnitudes. A theoretical description which bridges all time and length scales is not practically possible. Advantage can be taken particularly from the well-separated time scales of the fundamental surface and plasma processes. Initially, surface properties may be calculated from a surface model and stored for a number of representative cases. Subsequently, the surface data may be provided to gas-phase transport simulations via appropriate model interfaces (e.g., analytic expressions or look-up tables) and utilized to define insertion boundary conditions. During run-time evaluation, however, the maintained surface data may prove to be not sufficient. In this case, missing data may be obtained by interpolation (common), extrapolation (inaccurate), or be supplied on-demand by the surface model (computationally inefficient). In this work, a potential alternative is established based on machine learning techniques using artificial neural networks. As a proof of concept, a multilayer perceptron network is trained and verified with sputtered particle distributions obtained from transport of ions in matter based simulations for Ar projectiles bombarding a Ti-Al composite. It is demonstrated that the trained network is able to predict the sputtered particle distributions for unknown, arbitrarily shaped incident ion energy distributions. It is consequently argued that the trained network may be readily used as a machine learning based model interface (e.g., by quasi-continuously sampling the desired sputtered particle distributions from the network), which is sufficiently accurate also in scenarios which have not been previously trained

Measuring Land Take: Usability of National Topographic Databases as Input for Land Use Change Analysis; A Case Study from Germany

The implementation of sustainable land policies is in need of monitoring methods that go beyond a mere description of the proportion values of land use classes. The annual statistical surface area report on actual land utilization (German: “Bodenfläche nach Art der tatsächlichen Nutzung”), published by the statistical offices of the German federal states and the federation, provides information on a set of pre-defined land use classes for municipalities, districts and federal states. Due to its surveying method of summing up usage information from cadastral registers, it is not possible to determine previous and subsequent usages of land parcels. Hence, it is hard to precisely indicate to what extent particular land use classes contribute to the settlement area increase. Nevertheless, this information is crucial to the understanding of land use change processes, which is needed for a subsequent identification of driving forces. To overcome this lack of information, a method for the spatial and quantitative determination of previous and subsequent land usages has been developed, implemented and tested. It is based on pre-processed land use data for different time slices, which are derived from authoritative geo-topographical base data. The developed method allows for the identification of land use changes considering small geometric shifts and changes in the underlying data model, which can be adaptively excluded from the balance

Aktuelle Ergebnisse des IÖR-Monitors zur Flächennutzung in Deutschland

Die amtliche Flächenstatistik steht in Deutschland bundesweit nicht flächendeckend mit derselben Inhaltstiefe zur Verfügung. Die jährlich ausgewiesene Siedlungs- und Verkehrsfläche (SuV) steht als Schlüsselindikator in der Kritik, weil sie die tatsächliche Flächeninanspruchnahme durch Siedlungstätigkeit nicht adäquat widerspiegelt. Das Indikatorkonzept des Monitors der Siedlungs- und Freiraumentwicklung (IÖR-Monitor), das auf dem umfangreichen Objektartenkatalog des ATKIS-Basis-DLMs aufbaut, ermöglicht die Bestimmung von Flächenanteilen verschiedener Nutzungsarten. ATKISDaten werden in allen Bundesländern nach einheitlichen Kriterien erfasst und regelmäßig fortgeführt, so dass die beiden wichtigsten Voraussetzungen für ein Flächenmonitoring erfüllt sind: Datenkonsistenz und -aktualität. Mit dem aktualisierten ATKIS-Datensatz von 2010 wurde eine Vielzahl von Indikatoren für administrative Gebietsebenen (ca. 12 000 Gemeinden, 412 Kreise, 16 Länder und das Bundesgebiet) und für die 96 Raumordnungsregionen berechnet. Damit liegt für diese Gebietsabgrenzungen bereits der dritte Zeitschnitt nach 2006 und 2008 vor, und es lassen sich erste Zeitreihenuntersuchungen bzgl. einzelner Indikatoren und Gebietseinheiten realisieren. Anhand von Beispielen wird das Potenzial des IÖR-Monitors verdeutlicht, was er nach Abschluss der ATKIS-Migration in allen Bundesländern beim Flächenmonitoring entfalten kann. Des Weiteren werden einzelne Indikatoren mit ihren korrespondierenden Werten aus der amtlichen Flächenstatistik verglichen

The Relativity of Consumer Decision Making: Psychological Distance, Construal Level, Evaluation Mode and Framing

Psychologische Entscheidungsmodelle (Tversky & Kahneman, 1986) gehen davon aus, dass Entscheidungen durch eine Vielzahl von Kontextfaktoren beeinflusst werden. Eine Taxonomie wird vorgestellt, die vier solcher Faktoren differenziert. Es wird argumentiert, dass Entscheidungen relativ (a) zur Beschreibung der Auswahlalternativen, (b) zum Antwortmodus, (c) zum Kontext, und (d) zum Mindset des Entscheiders sind. Anhand dieser Taxonomie werden die drei empirischen Arbeiten der Dissertation diskutiert. Die erste Arbeit beschäftigt sich mit dem Einfluss von psychologischer Distanz und Construal Level auf die Generierung von Antwortkategorien. In der zweiten Arbeit wird dieser Zusammenhang am Beispiel von Preisurteilen vertieft. Die dritte Arbeit untersucht den Einfluss zusätzlicher Auswahlalternativen auf das Urteil über ein fokales Objekt. Alle drei Arbeiten deuten darauf hin, dass Urteile über ein und dasselbe Objekt über Kontexte variieren können. Die abschließende Diskussion verdeutlicht den Bezug der einzelnen Ergebnisse zur Taxonomie relativen Urteilens und umreißt die vierte, theoretische Arbeit als Teil der Dissertation

Operating single quantum emitters with a compact Stirling cryocooler

This article may be downloaded for personal use only. Any other use requires prior permission of the author and AIP Publishing. This article appeared in Review of Scientific Instruments 86, 013113 (2015) and may be found at https://doi.org/10.1063/1.4906548.The development of an easy-to-operate light source emitting single photons has become a major driving force in the emerging field of quantum information technology. Here, we report on the application of a compact and user-friendly Stirling cryocooler in the field of nanophotonics. The Stirling cryocooler is used to operate a single quantum emitter constituted of a semiconductor quantum dot (QD) at a base temperature below 30 K. Proper vibration decoupling of the cryocooler and its surrounding enables free-space micro-photoluminescence spectroscopy to identify and analyze different charge-carrier states within a single quantum dot. As an exemplary application in quantum optics, we perform a Hanbury-Brown and Twiss experiment demonstrating a strong suppression of multi-photon emission events with g(2)(0) < 0.04 from this Stirling-cooled single quantum emitter under continuous wave excitation. Comparative experiments performed on the same quantum dot in a liquid helium (LHe)-flow cryostat show almost identical values of g(2)(0) for both configurations at a given temperature. The results of this proof of principle experiment demonstrate that low-vibration Stirling cryocoolers that have so far been considered exotic to the field of nanophotonics are an attractive alternative to expensive closed-cycle cryostats or LHe-flow cryostats, which could pave the way for the development of high-quality table-top non-classical light sources.BMBF, 03V0630, Entwicklung einer Halbleiterbasierten Einzelphotonenquelle für die Quanteninformationstechnologie (QSOURCE)DFG, 43659573, SFB 787: Halbleiter - Nanophotonik: Materialien, Modelle, Bauelement

ВЗАЄМИНИМІЖ ЛИТОВСЬКИМ І ТВЕРСЬКИМ ВЕЛИКИМИ КНЯЗІВСТВАМИ В СХІДНОСЛОВ’ЯНСЬКИХ ІСТОРІОГРАФІЯХХІХ-ХХСТ.

Стаття присвячена комплексному аналізу процесу вивчення в східнослов’янських історіографіях ХІХ – ХХ ст. взаємин між Великим князівством Литовським і Великим князівством Тверським.The article is dedicated to the complex analysis of the process of study in East Slavonic Historiographies of the 19th – 20th centuries relations between Great Lithunian Princedomand Great Princedomof Tver

On a Connection between Differential Games, Optimal Control, and Energy-based Models for Multi-Agent Interactions

Game theory offers an interpretable mathematical framework for modeling multi-agent interactions. However, its applicability in real-world robotics applications is hindered by several challenges, such as unknown agents' preferences and goals. To address these challenges, we show a connection between differential games, optimal control, and energy-based models and demonstrate how existing approaches can be unified under our proposed Energy-based Potential Game formulation. Building upon this formulation, this work introduces a new end-to-end learning application that combines neural networks for game-parameter inference with a differentiable game-theoretic optimization layer, acting as an inductive bias. The experiments using simulated mobile robot pedestrian interactions and real-world automated driving data provide empirical evidence that the game-theoretic layer improves the predictive performance of various neural network backbones.Comment: International Conference on Machine Learning, Workshop on New Frontiers in Learning, Control, and Dynamical Systems (ICML 2023 Frontiers4LCD