Synthesis of silicon nanocrystal memories by sputter deposition

In Silizium-Nanokristall-Speichern werden im Gate-Oxid eines Feldeffekttransistors eingebettete Silizium Nanokristalle genutzt, um Elektronen lokal zu speichern. Die gespeicherte Ladung bestimmt dann den Zustand der Speicherzelle. Ein wichtiger Aspekt in der Technologie dieser Speicher ist die Erzeugung der Nanokristalle mit einerwohldefinierten Größenverteilung und einem bestimmten Konzentrationsprofil im Gate-Oxid. In der vorliegenden Arbeit wurde dazu ein sehr flexibler Ansatz untersucht: die thermische Ausheilung von SiO2/SiOx (x < 2) Stapelschichten. Es wurde ein Sputterverfahren entwickelt, das die Abscheidung von SiO2 und SiOx Schichten beliebiger Zusammensetzung erlaubt. Die Bildung der Nanokristalle wurde in Abhängigkeit vom Ausheilregime und der SiOx Zusammensetzung charakterisiert, wobei unter anderem Methoden wie Photolumineszenz, Infrarot-Absorption, spektroskopische Ellipsometrie und Elektronenmikroskopie eingesetzt wurden. Anhand von MOS-Kondensatoren wurden die elektrischen Eigenschaften derart hergestellter Speicherzellen untersucht. Die Funktionalität der durch Sputterverfahren hergestellten Nanokristall-Speicher wurde erfolgreich nachgewiesen.In silicon nanocrystal memories, electronic charge is discretely stored in isolated silicon nanocrystals embedded in the gate oxide of a field effect transistor. The stored charge determines the state of the memory cell. One important aspect in the technology of silicon nanocrystal memories is the formation of nanocrystals near the SiO2-Si interface, since both, the size distribution and the depth profile of the area density of nanocrystals must be controlled. This work has focussed on the formation of gate oxide stacks with embedded nanocrystals using a very flexible approach: the thermal annealing of SiO2/SiOx (x < 2) stacks. A sputter deposition method allowing to deposit SiO2 and SiOx films of arbitrary composition has been developed and optimized. The formation of Si NC during thermal annealing of SiOX has been investigated experimentally as a function of SiOx composition and annealing regime using techniques such as photoluminescence, infrared absorption, spectral ellipsometry, and electron microscopy. To proof the concept, silicon nanocrystal memory capacitors have been prepared and characterized. The functionality of silicon nanocrystal memory devices based on sputtered gate oxide stacks has been successfully demonstrated

Synthesis of silicon nanocrystal memories by sputter deposition

In Silizium-Nanokristall-Speichern werden im Gate-Oxid eines Feldeffekttransistors eingebettete Silizium Nanokristalle genutzt, um Elektronen lokal zu speichern. Die gespeicherte Ladung bestimmt dann den Zustand der Speicherzelle. Ein wichtiger Aspekt in der Technologie dieser Speicher ist die Erzeugung der Nanokristalle mit einerwohldefinierten Größenverteilung und einem bestimmten Konzentrationsprofil im Gate-Oxid. In der vorliegenden Arbeit wurde dazu ein sehr flexibler Ansatz untersucht: die thermische Ausheilung von SiO2/SiOx (x < 2) Stapelschichten. Es wurde ein Sputterverfahren entwickelt, das die Abscheidung von SiO2 und SiOx Schichten beliebiger Zusammensetzung erlaubt. Die Bildung der Nanokristalle wurde in Abhängigkeit vom Ausheilregime und der SiOx Zusammensetzung charakterisiert, wobei unter anderem Methoden wie Photolumineszenz, Infrarot-Absorption, spektroskopische Ellipsometrie und Elektronenmikroskopie eingesetzt wurden. Anhand von MOS-Kondensatoren wurden die elektrischen Eigenschaften derart hergestellter Speicherzellen untersucht. Die Funktionalität der durch Sputterverfahren hergestellten Nanokristall-Speicher wurde erfolgreich nachgewiesen.In silicon nanocrystal memories, electronic charge is discretely stored in isolated silicon nanocrystals embedded in the gate oxide of a field effect transistor. The stored charge determines the state of the memory cell. One important aspect in the technology of silicon nanocrystal memories is the formation of nanocrystals near the SiO2-Si interface, since both, the size distribution and the depth profile of the area density of nanocrystals must be controlled. This work has focussed on the formation of gate oxide stacks with embedded nanocrystals using a very flexible approach: the thermal annealing of SiO2/SiOx (x < 2) stacks. A sputter deposition method allowing to deposit SiO2 and SiOx films of arbitrary composition has been developed and optimized. The formation of Si NC during thermal annealing of SiOX has been investigated experimentally as a function of SiOx composition and annealing regime using techniques such as photoluminescence, infrared absorption, spectral ellipsometry, and electron microscopy. To proof the concept, silicon nanocrystal memory capacitors have been prepared and characterized. The functionality of silicon nanocrystal memory devices based on sputtered gate oxide stacks has been successfully demonstrated

Extraction of PEDOT:PSS/c-Si Junction Properties by Modeling of Injection-Dependent Lifetime Measurements Including Depletion Region Modulation

The carrier lifetime of n-type silicon wafers coated with the conducting polymer PEDOT:PSS as a function of the excess carrier concentration Δp within the wafer is characterized using the quasi-steady-state photoconductance (QSSPC) method, and a drastic increase in the measured apparent lifetime τapp with decreasing Δp is observed. The observed increase with the depletion region modulation (DRM) effect is explained, as PEDOT:PSS-coated p-type silicon wafers do not show any increase in lifetime toward low injection levels. By modeling the measured τapp(Δp) curves on n-type silicon including interface recombination as well as the DRM effect, the interface recombination velocity as well as the band bending Ψs within the silicon induced by PEDOT:PSS are able to be extracted. The impact of adding sorbitol to the PEDOT:PSS dispersion on the τapp(Δp) curves is examined, and it is demonstrated that the admixture of sorbitol improves chemical interface passivation but leaves the band bending within the silicon bulk toward the PEDOT:PSS/c-Si interface unaffected. © 2021 The Authors. Physica Status Solidi (RRL) – Rapid Research Letters published by Wiley-VCH Gmb

Nutzungsintegrierter Artenschutz für Feldlerche Alauda arvensis und Kiebitz Vanellus vanellus auf Äckern mit Wintergetreide oder Winterraps

The populations of many farmland birds have severely declined during the past years. Even (formerly) common species such as the Eurasian Skylark (Alauda arvensis) and the Northern Lapwing (Vanellus vanellus) are strongly affected. The declines were mainly caused by agricultural intensification. In response to the declines, agri-environmental schemes (AES) that integrate protection objectives into agricultural practices are a promising strategy. Until 1992 all EU member states were obliged to develop agri-environment programmes and since this time, AES are widely used. AES are often criticised for being ineffective and expensive. However, good results have been achieved with measures targeted on one bird species and used in projects advising farmers where and how to apply AES. Despite legitimate criticism, AES can help to slow down the declines of farmland bird populations, at least for a transitional period until sustainable agriculture has been established. This requires species-specific AES which are easy to implement and work well for the target species. In the German federal state of Saxony, such AES were developed and tested from 2009 to 2013 in a state-wide conservation project for ground-nesting farmland birds. Two of the studies with AES for the Skylark (study 1) and the Lapwing (study 2), which were part of scientific research, are presented here. For the Skylark, Skylark plots were tested at conventionally managed fields with winter cereals (n=10) or winter oilseed rape (n=10). Each field was divided in a test site with skylark plots and a control site without treatment. Skylark plots are unsown plots about 20 m² in size and applied in a density of about two plots per hectare. Further ten fields with winter cereals were in the same way equipped with additional tramlines that were not used for crop management. Both measures aimed to open the otherwise closed crop canopy to allow Skylarks to reach the ground and improve habitat conditions. Skylark territory mapping was carried out to reveal effects of the treatment. For the Lapwing, 61 lapwing plots were established within conventionally managed winter wheat and winter oilseed rape fields. These unsown fallow plots, mostly 1-2 ha in size, were created during autumn tillage and left bare until next summer. They were meant to provide a breeding site and a habitat for rearing the young. Lapwings and other bird species were mapped at the lapwing plots and nearby control sites. Factors influencing the success of the plots were modelled to obtain information on the design of a well-working AES. All three measures proved to be working well for the target species. At sites with skylark plots or additional tramlines, Skylark territory densities were about twice as high as at untreated control sites. The lapwing plots were also used about twice as likely as the untreated control sites. The hatching success was significantly higher, too. Particularly successful were large (>2 ha), sparsely vegetated lapwing plots at damp sites traditionally used for breeding. Other species also benefitted, especially from lapwing plots. The measures are therefore promising to provide positive effects on Skylark or Lapwing populations. They are relatively easy to implement and were repeatedly applied by the farmers involved in the project. Furthermore, synergy effects for other bird and plant species as well as for the biotope network can be expected by establishing lapwing plots at damp sites. The measures are suitable AES which, if widely adopted, have the potential to slow down, stabilise or even reverse the negative population trends. To promote these and to ensure their correct implementation, advise of farmers seems to be necessary, particularly for lapwing plots.Bei vielen Agrarvögeln waren in den vergangenen Jahren starke Bestandsrückgänge zu verzeichnen, wobei mit Kiebitz (Vanellus vanellus) und Feldlerche (Alauda arvensis) zwei der ehemals häufigsten Arten am stärksten betroffen sind. Hauptursache hierfür ist die Intensivierung der Landwirtschaft. Eine mögliche Gegenstrategie sind nutzungsintegrierte Artenschutzmaßnahmen, mit denen versucht wird, die Belange des Artenschutzes eng in den landwirtschaftlichen Produktionsprozess einzubetten. Bedeutendstes Umsetzungsinstrument sind hierbei die EU-geförderten Agrarumweltmaßnahmen (AUM), die es seit 1992 in allen Mitgliedsstaaten gibt. Diese erwiesen sich in der Praxis jedoch oft als teuer und wenig erfolgreich. Vielversprechende Resultate wurden meist dann erzielt, wenn die Maßnahmen eng auf die Erfordernisse der Zielart(en) zugeschnitten waren und die Landwirte Beratung und Unterstützung bei der Umsetzung erhielten. Trotz aller Kritik an den AUM können diese zumindest für eine Übergangsphase auf dem Weg zu einer tatsächlich nachhaltigen Landwirtschaft helfen, die drastischen Bestandsrückgänge vieler Agrarvogelarten zu vermindern. Dazu werden aber zielartenspezifische und einfach umsetzbare Maßnahmen benötigt. Im sächsischen Bodenbrüterprojekt wurden von 2009 bis 2015 nutzungsintegrierte Artenschutzmaßnahmen entwickelt und erprobt. Zwei der projektbegleitenden wissenschaftlichen Studien zu AUM für Feldlerche (Studie 1) und Kiebitz (Studie 2) sind in der vorliegenden Arbeit zusammengefasst. Für die Feldlerche erfolgten Siedlungsdichteuntersuchungen auf konventionell bewirtschafteten Feldern mit Wintergetreide (n=10) oder Winterraps (n=10), die jeweils etwa zur Hälfte mit Feldlerchenfenstern bestellt waren, während der Restschlag als Vergleichsfläche diente. Zehn weitere Felder, ausschließlich in Wintergetreide, dienten in gleicher Weise der Erprobung der Anordnung zusätzlicher, für die Bewirtschaftung nicht benötigter Fahrgassen. Feldlerchenfenster sind ca. 20 m² große Saatlücken, die in einer Dichte von etwa zwei Fenstern je Hektar, ebenso wie die zusätzlichen Fahrgassen, die ansonsten dichten Kulturbestände öffnen und dadurch die Besiedlung durch die Zielart erleichtern. Für den Kiebitz wurden 61 Kiebitzinseln in konventionell bewirtschafteten Wintergetreide- und Winterrapsfeldern angelegt. Dies waren selbstbegrünte, meist 1-2 ha große Brachen, die bei der Herbstbestellung zwar bearbeitet, aber nicht gesät wurden. Im folgenden Frühjahr sollten die Flächen der Brut und Jungenaufzucht dienen. Die Untersuchungen beinhalteten Erfassungen der Zielart und weiterer Vogelarten auf den Kiebitzinseln und Vergleichsflächen sowie die statistische Modellierung verschiedener Faktoren für den Erfolg der Flächen. Im Ergebnis erwiesen sich alle drei Maßnahmen als erfolgreich. Auf Flächen mit Feldlerchenfenstern und zusätzlichen Fahrgassen war die Territoriendichte der Zielart etwa doppelt so hoch wie auf den Vergleichsflächen ohne Maßnahme. Die Kiebitzinseln wurden gleichfalls annähernd doppelt so oft von Kiebitzen besiedelt wie die Kontrollflächen. Der Schlupferfolg war signifikant höher. Besonders erfolgreich waren große (ca. >2 ha), spärlich bewachsene Kiebitzinseln an traditionell als Brutplatz genutzten Nassstellen. Insbesondere im Falle der Kiebitzinseln profitierten auch andere Arten. Die untersuchten Maßnahmen sind daher grundsätzlich geeignet, positive Effekte auf die Bestände von Feldlerche oder Kiebitz zu entfalten. Sie sind zudem vergleichsweise einfach umsetzbar und wurden von den am Projekt beteiligten Landwirten wiederholt realisiert. Mit der Anlage von Kiebitzinseln an Nassstellen lassen sich zudem Synergieeffekte für andere Tier- und Pflanzenarten sowie für den Biotopverbund erzielen. Die untersuchten Maßnahmen stellen damit geeignete AUM dar, die bei hinreichender Anwendung das Potenzial haben, die derzeit negativen Bestandstrends der Zielarten zu verlangsamen, zu stabilisieren oder sogar umzukehren. Zur Förderung der Umsetzung erscheint insbesondere im Fall der Kiebitzinseln eine fachliche Beratung der Landwirte unabdingbar

Synthesis of silicon nanocrystal memories by sputter deposition

Aim of this work was, to investigate the preparation of Si NC memories by sputter deposition. The milestones are as follows: - Review of relevant literature. - Development of processes for an ultrathin tunnel-oxide and high quality sputtered SiO2 for use as control-oxide. - Evaluation of methods for the preparation of an oxygen-deficient silicon oxide inter-layer (the precursor of the Si NC layer). - Characterization of deposited films. - Establishment of techniques capable of probing the phase separation of SiOx and the formation of Si NC. - Establishment of annealing conditions compatible with the requirements of current CMOS technology based on experimental results and simulations of Si NC formation. - Preparation Si NC memory capacitors using the developed processes. - Characterization of these devices by suitable techniques. Demonstration of their memory functionality

Zeitgeist : An Interactive FAIR Data Publishing System for Time Series Data

An important point for the widespread dissemination of FAIR-data is the lowest possible entry barrier for preparing and providing data to other scientists according to the FAIR criteria. If scientists have to manually extract, transform and annotate the data according to the FAIR criteria and then export it to make it available to the public, this requires a significant investment of time that does not primarily reward the scientists who prepares and provides the data. The Energy-Lab at KIT is running a large cluster of an Influx database management system in which energy related time-series data being stored in a variety of individual databases for over 10 years. In order to increase the willingness to make data available to the scientific public, we have developed a web application that greatly supports and automates the publication and annotation process of time-series-data stored in Influx databases. The web application consists of a backend service and an interactive frontend. The backend provides arbitrary, predefined and annotated time-series-data of a measurement (an Influx database structure that corresponds to a table in a relational database) via an URL without requiring any further information for access. The specification of the data is done via HTTP-GET parameters. These include the desired time interval and specific conditions on the attributes as well as a configuration file in which the Influx-server access information are stored. The actual request is made by a series of REST API calls to the InfuxDB. In order to be able to extract arbitrarily large amounts of data, a stream-based approach was chosen. The data is returned as an ROCrate dataset, using the CSVW Namespace to describe tabular data. The column data-types are extracted from metadata calls to the Influx database. Further information about the attributes (like unit, quantity) can be specified in the configuration file. The frontend implements the interactive construction of the URL for reading out the timeseries- data. The first step is to select the specific configuration file stored for a particular measurement, which contains the information (see above) for accessing a specific database. This information is used, to access the measurement and determine the time interval for which data is available. Meta information of the measurement is read out including the attributes with their data types. In addition, for attributes which act as tags (descriptive attributes), the existing tag-values are extracted. These attributes can be used to interactively formulate extraction conditions (e.g. only data of certain buildings, devices,...). Finally, the time interval of the data to be extracted must be specified. The result of this step is a URL, conforming to the backend API, to export the data in the appropriate format. Currently all attributes (tags & fields) are returned. In a future version we also plan that it is possible to specify which attributes should be returned. Further extensions include a cache mechanism, where only dynamic data must be retrieved on every request while historical data requests can be fulfilled from a cache

Improved surface passivation and reduced parasitic absorption in PEDOT:PSS/c-Si heterojunction solar cells through the admixture of sorbitol

We examine the impact of sorbitol admixture to the hole-conduction polymer PEDOT:PSS [poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrene sulfonate)] on the characteristics of PEDOT:PSS/crystalline silicon heterojunction solar cells. We fabricate solar cells where the PEDOT:PSS layer is deposited as a hole-collecting contact at the cell rear, whereas the electron-collecting front is conventionally processed by means of phosphorus diffusion. Surprisingly, we observe that the admixture of the infrared-transparent sorbitol not only improves the short-circuit density of the solar cells due to the reduction of the infrared parasitic absorption, but also improves the passivation quality of PEDOT:PSS on silicon and hence the open-circuit voltage of the solar cells. The series resistance is not influenced by the admixture of sorbitol up to 4.0 wt.% sorbitol admixture in the PEDOT:PSS dispersion, but shows a pronounced increase for larger sorbitol contents. The optimal sorbitol content concerning efficiency is hence 4.0 wt.%, leading to an energy conversion efficiency of 20.4% at one sun, which is more than 1% absolute higher compared to the efficiency of the reference cells without sorbitol

Das Bodenbrüterprojekt im Freistaat Sachsen 2009–2013

Die Broschüre berichtet über Entwicklung und Erprobung nutzungsintegrierter Schutzmaßnahmen für gefährdete Vogelarten. Alle Maßnahmen sind grundsätzlich geeignet, die Bestände von Rebhuhn, Kiebitz und Feldlerche positiv zu beeinflussen. Die Akteure wurden für Belange des Artenschutzes sensibilisiert, ihre Zusammenarbeit gestärkt. Für Landwirte, Naturschützer, Jäger und Behörden stellt die Publikation eine Grundlage dar, um Schutzmaßnahmen umzusetzen

Algorithmische Empfehlungen: Funktionsweise, Bedeutung und Besonderheiten für öffentlich-rechtliche Rundfunkanstalten

Inwieweit können algorithmische Empfehlungssysteme bei öffentlich-rechtlichen Medienanbietern Teil der eigenen publizistischen Tätigkeit sein und an die Seite (oder auch: an die Stelle?) von journalistischer Auswahl und Zusammenstellung von Informationen treten? In einem White Paper werden wesentliche Merkmale und Prinzipien algorithmischer Empfehlungssysteme zusammenfasst und in ihren Konsequenzen für öffentlich-rechtliche Angebote diskutiert

Zur Relevanz von Online-Intermediären für die Meinungsbildung

Suchmaschinen, Netzwerk- und Multimediaplattformen sowie Instant-Messaging-Dienste sind wesentliche Elemente des Kommunikations- und Informationsverhaltens online. Sie fungieren als Intermediäre, weil sie ihren Nutzerinnen und Nutzern Inhalte aus zahlreichen unterschiedlichen Quellen erschließen, unter Zuhilfenahme von Algorithmen filtern und zu personalisierten Informationsangeboten bündeln. Aus Nutzersicht unterstützen sie neben dem Informationsmanagement im engeren Sinne auch weitergehende Praktiken des Identitäts- und Beziehungsmanagements. Online-Intermediäre tragen damit wesentlich zum gegenwärtig beobachtbaren Wandel von Öffentlichkeit bei, doch die resultierenden Folgen für die Meinungsbildung zu gesellschaftlich relevanten Themen sind bislang nicht hinreichend untersucht und verstanden. Im Auftrag der Medienanstalten wurde eine qualitative Studie durchgeführt, die die Relevanz von Intermediären sowie die mit ihnen verbundenen Praktiken der informationsorientierten Nutzung ermitteln sollte