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Rozprawy doktorskie na temat „H Thin Films”
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1
Young, David Y. "Electrochemical H insertion in Pd thin films". Thesis, Massachusetts Institute of Technology, 2018. https://hdl.handle.net/1721.1/122864.
Pełny tekst źródłaStreszczenie:
Thesis: S.M., Massachusetts Institute of Technology, Department of Materials Science and Engineering, 2018Cataloged from PDF version of thesis.
Includes bibliographical references (pages 51-55).
Metal hydrides are pertinent to several applications, including hydrogen storage, gas separation, and electrocatalysis. The Pd-H system is used as a model for metal-hydrogen systems and the effect H insertion has on their properties. A study was conducted to assess the performance of various electrochemical cell formats in electrochemically inserting H into Pd, which is important in building devices for the above applications. A set of in situ X-ray diffraction apparatuses were built to enable simultaneous electrochemical H insertion and measurement of PdH[subscript x] composition. A comparison between aqueous and solid electrolytes, temperature, and thin film vs. bulk Pd revealed that thinner films, lower temperatures, and aqueous electrolytes tended to promote higher achievable H content, with the highest H:Pd ratio observed being 0.96 ± 0.02. These results not only show high H loading into Pd but also both reproducibility and a clear association between varied parameters and cell performance. In addition, the stability and performance of high temperature solid oxide electrolytes was investigated. A novel in situ calorimeter was constructed to enable the study of high temperature solid oxide electrolyte degradation while under operating conditions, similar to recent work in calorimetric analysis of battery stability. This calorimeter has a power detection sensitivity of 16.1 ± 11.7 mW, which is sufficient for detecting and quantifying many of the degradation and other side reactions that occur during high temperature operation of a solid oxide electrolyte in an electrochemical cell. This apparatus provides a tool needed to assess stability and life of solid oxide electrolytes under operation, a critical component to developing higher performing solid oxide electrochemical devices.
by David Y. Young.
S.M.
S.M. Massachusetts Institute of Technology, Department of Materials Science and Engineering
2
Dorenkamp, Yvonne Jeannette. "Inelastic H-Atom scattering from ultra-thin films". Doctoral thesis, Niedersächsische Staats- und Universitätsbibliothek Göttingen, 2018. http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-002E-E49B-7.
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3
Guardi, Giorgia. "Thickness effects on electrochemical and gas-phase hydrogen loading in magnesium thin films". Master's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2021. http://amslaurea.unibo.it/24841/.
Pełny tekst źródłaStreszczenie:
Renewable hydrogen is one of the tools necessary to reduce carbon emissions and achieve climate neutrality by 2050, so its production and consumption is planned to increase in the following 30 years. Developing new techniques for hydrogen storage is thus extremely relevant at the moment. Magnesium is a good candidate for hydrogen storage in solids due to its light weight, abundance, safety of operation and high achievable hydrogen density. However, the Magnesium-Hydrogen system needs to be investigated and understood more deeply.
This work focuses on the behaviour of hydrogen in magnesium thin films, using the techniques of electrochemical loading in KOH and gas-phase loading. The formation of magnesium hydride was studied by measuring and comparing isotherm curves.
With electrochemical loading it was possible to observe different behaviours during magnesium hydride formation, related to the intensity of the applied driving force. Both hydrogen loading techniques allowed to observe effects related to the thickness of the Magnesium layer. In particular, the voltage or pressure at which Magnesium hydride is formed increases as the film gets thinner.
4
Siyambalapitiya, Chamila S. "Growth and physical properties of magnetite thin films". [Tampa, Fla] : University of South Florida, 2006. http://purl.fcla.edu/usf/dc/et/SFE0001676.
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5
Xia, Zhenbo. "Surface Forces in Thin Liquid Films of H-Bonding Liquids Confined between Hydrophobic Surfaces". Diss., Virginia Tech, 2015. http://hdl.handle.net/10919/64255.
Pełny tekst źródłaStreszczenie:
Hydrophobic interaction plays an important role in biology, daily lives, and a variety of industrial processes such as flotation. While the mechanisms of hydrophobic interactions at molecular scale, as in self-assembly and micellization, is relatively well understood, the mechanisms of macroscopic hydrophobic interactions have been controversial. It is, therefore, the objective of the present work to study the mechanisms of interactions between macroscopic hydrophobic surfaces in H-bonding liquids, including water, ethanol, and water-ethanol mixtures.
The first part of the present study involves the measurement of the hydrophobic forces in the thin liquid films (TLFs) confined between two identical hydrophobic surfaces of contact angle 95.3o using an atomic force microscope (AFM). The measurements are conducted in pure water, pure ethanol, and ethanol-water mixtures of varying mole fractions. The results show that strong attractive forces, not considered in the classical DLVO theory, are present in the colloid films formed with all of the H-bonding liquids tested. When an H-bonding liquid is confined between two hydrophobic surfaces, the vicinal liquid molecules form clusters in the TLFs and give rise to an attractive force. The cluster formation is a way to minimize free energy for the molecules denied of H-bonding with the substrates. Thus, solvophobic forces are the result of the antipathy between the CH2- and CH3-coated surface and H-bonding liquid confined in the film. A thermodynamic analysis of the solvophobic forces measured at different temperatures support this mechanism, in which solvophobic interactions entail decreases in the excess film enthalpy and entropy. The former represents the energy gained by building clusters, while the latter represents loss of entropy due to structure building.
Thus, hydrophobic interaction may be a subset of solvophobic interaction. The solvophobic forces are strongest in pure water and pure ethanol, and decrease when one is added to the other. Adding a very small amount of ethanol to water sharply reduced the solvophobic force due to the adsorption of the former with an inverse orientation. An exposure of the OH-group toward the aqueous phase decreases the antipathy between the surface and H-bonding liquid and hence causes the hydrophobic (or solvophobic) forces to decrease.
The second part of the study involves the measurement of the hydrophobic forces in the wetting films of water using the force apparatus for deformable surfaces (FADS). This new instrument recently developed at Virginia Tech is designed to monitor the deformation of bubbles to determine the surface forces in wetting films. In effect, an air bubble is used a force sensor. The measurements have been conducted with gold, chalcopyrite, and galena as substrates. The results obtained with all three minerals show that hydrophobic force increases with increasing water contact angle, suggesting that hydrophobic forces are inherent properties of hydrophobic surfaces rather than created from artifacts such as preexisting nanobubbles and/or cavitation. A utility of the intrinsic relationship between hydrophobic force and contact angle is to predict flotation kinetics from the hydrophobicity of the minerals of interest.Ph. D.
6
Pepenene, Refuoe Donald. "Macroscopic and Microscopic surface features of Hydrogenated silicon thin films". University of the Western Cape, 2018. http://hdl.handle.net/11394/6414.
Pełny tekst źródłaStreszczenie:
Magister Scientiae - MSc (Physics)An increasing energy demand and growing environmental concerns regarding the use of fossil fuels in South Africa has led to the challenge to explore cheap, alternative sources of energy. The generation of electricity from Photovoltaic (PV) devices such as solar cells is currently seen as a viable alternative source of clean energy. As such, crystalline, amorphous and nanocrystalline silicon thin films are expected to play increasingly important roles as economically viable materials for PV development. Despite the growing interest shown in these materials, challenges such as the partial understanding of standardized measurement protocols, and the relationship between the structure and optoelectronic properties still need to be overcome.
7
Castro, Galnares Sebastián. "Control of morphology for enhanced electronic transport in PECVD-grown a-Si : H Thin Films". Thesis, Massachusetts Institute of Technology, 2010. http://hdl.handle.net/1721.1/62528.
Pełny tekst źródłaStreszczenie:
Thesis (S.M.)--Massachusetts Institute of Technology, Dept. of Mechanical Engineering, 2010.Cataloged from PDF version of thesis.
Includes bibliographical references (p. 85-88).
Solar cells have become an increasingly viable alternative to traditional, pollution causing power generation methods. Although crystalline silicon (c-Si) modules make up most of the market, thin films such as hydrogenated amorphous silicon (a-Si:H) are attractive for use in solar cell modules because of the capacity to fabricate cells with much less material. However, several challenges exist in making this material a more practical alternative to c-Si; despite having superior optical absorption properties, a-Si:H suffers in electronic transport, having a hole mobility 3-7 orders of magnitude less than that of c-Si. In the MOSFET transistor industry, carrier speeds and thus mobilities of c-Si were improved through the application of stress in the material. This work hypothesizes that a similar application of stress on a-Si:H thin films can enhance this material's hole mobility. A comprehensive study of the parameter space for a plasma enhanced chemical vapor deposition technique used to produce a-Si:H is performed. This enables the control of stress within the deposited film, from compressive to tensile; the mechanical limits of the material resulting in buckling and delamination failure are observed. Further characterization of a-Si:H thin films with different levels of engineered stress was performed; an analysis of the films' surface using AFM measurements to calculate a fractal dimension for each did not result in a significant descriptor of the surfaces' domain distribution. This work includes a detailed analysis of the theory of time-of-flight for measuring carrier mobility in thin film materials, and the system requirements needed to perform them.
by Sebastiián Castro Galnares.
S.M.
8
Le, Thi Ha-Linh. "Molecular dynamics simulations of H-induced plasma processes and cluster-catalyzed epitaxial growth of thin silicon films". Palaiseau, Ecole polytechnique, 2014. https://tel.archives-ouvertes.fr/pastel-00985657/document.
Pełny tekst źródłaStreszczenie:
Trois processus qui ont lieu dans un réacteur à plasma ont été étudiés au moyen de simulations de dynamique moléculaire: le chauffage et la fusion des agrégats de silicium hydrogéné par des réactions avec l'hydrogène atomique, la guérison induite par l'hydrogène des surfaces de silicium auparavant endommagées par l'impact violent d'agrégats, et la croissance épitaxiale des couches minces catalysée par des agrégats de silicium hydrogéné. Deux agrégats de silicium hydrogéné qui représentent des structures amorphes et cristallines sont choisis pour être exposés à l'hydrogène atomique comme dans un réacteur à plasma réaliste. Nous avons étudié quantitativement comment les agrégats chauffent et fondent par des réactions avec des atomes d'hydrogène. Une surface de silicium qui a été partiellement endommagée par l'impact violent d'un agrégat a été traitée par des atomes d'hydrogène. Nous avons observé que la surface du silicium mal définie est réarrangée à sa structure cristalline initiale après l'exposition à l'hydrogène atomique ; à savoir, en raison de la dynamique de réaction de surface avec des atomes d'hydrogène, les atomes de silicium de l'agrégat de silicium hydrogéné sont positionnés dans une structure épitaxiale de la surface. Ensuite, nous avons effectué une étude approfondie sur la dynamique du dépôt des agrégats de silicium hydrogéné sur un substrat de silicium cristallin en contrôlant les paramètres régissant le dépôt d'agrégat sur la surface. Nous avons trouvé que la croissance épitaxiale de couches minces de silicium peut être obtenue à partir de dépôts d'agrégats si les énergies d'impact sont suffisamment élevées pour que les atomes de l'agrégat et des atomes de la surface touchant l'agrégat subissent une transition de phase à l'état liquide avant d'être recristallisés dans un ordre épitaxial. Ce processus est d'une importance cruciale pour améliorer la croissance épitaxiale à grande vitesse des couches minces de silicium à basse température en utilisant la technique PECVD (" Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition ") pour des applications industriellesThree different processes taking place in a plasma reactor; namely, heating and melting of plasma-born hydrogenated silicon clusters by reactions with atomic hydrogen, hydrogen-induced healing of cluster-damaged silicon surfaces, and cluster-catalyzed epitaxial growth of thin silicon films have been investigated by means of molecular dynamics simulations. Two plasma-born hydrogenated silicon clusters representing amorphous and crystalline structures are chosen to be exposed to atomic hydrogen as in a realistic plasma reactor. We investigate quantitatively how the clusters heat up and melt by the subsequent reactions with H-atoms. A silicon surface which was partly damaged by a too violent cluster impact has been treated by hydrogen atoms. We have observed that the ill-defined silicon surface is rearranged to its initial crystalline structure after the exposure with atomic hydrogen if the appropriate H-atom flux is chosen; i. E. , due to the surface reaction dynamics with hydrogen atoms, the silicon atoms of the investigated hydrogenated silicon cluster are positioned in an epitaxial surface structure. We have performed an in-depth study of the deposition dynamics of hydrogenated silicon clusters on a crystalline silicon substrate by controlling the parameters governing the cluster surface deposition. We have found that epitaxial growth of thin silicon films can be obtained from cluster deposition if the impact energies are sufficiently high for cluster atoms and surface atoms touching the cluster to undergo a phase transition to the liquid state before being recrystallized in an epitaxial order. Yet more strikingly, by applying a non-normal incidence angle for the impinging clusters, the epitaxial growth efficiency could considerably be enhanced. Those findings are crucially important to improve the high-speed growth of epitaxial silicon thin films at low temperatures using Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD) techniques for industrial applications
9
Zeilmann, Nina [Verfasser], i Rainer H. [Akademischer Betreuer] Fink. "Microscopic and microspectroscopic insights into organic thin films for organic electronic applications / Nina Zeilmann. Gutachter: Rainer H. Fink". Erlangen : Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), 2016. http://d-nb.info/1085634221/34.
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10
Bauer, Hans [Verfasser], Christian H. [Akademischer Betreuer] Back i Christoph [Akademischer Betreuer] Strunk. "Linear and nonlinear magnetization dynamics in thin ferromagnetic films and nanostructures / Hans Bauer. Betreuer: Christian H. Back ; Christoph Strunk". Regensburg : Universitätsbibliothek Regensburg, 2015. http://d-nb.info/1072820536/34.
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Dorenkamp, Yvonne Jeannette [Verfasser], Alec [Akademischer Betreuer] Wodtke, Alec [Gutachter] Wodtke i Dirk [Gutachter] Schwarzer. "Inelastic H-Atom scattering from ultra-thin films / Yvonne Jeannette Dorenkamp ; Gutachter: Alec Wodtke, Dirk Schwarzer ; Betreuer: Alec Wodtke". Göttingen : Niedersächsische Staats- und Universitätsbibliothek Göttingen, 2018. http://d-nb.info/1166399826/34.
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Bauer, Hans Verfasser], Christian H. [Akademischer Betreuer] Back i Christoph [Akademischer Betreuer] [Strunk. "Linear and nonlinear magnetization dynamics in thin ferromagnetic films and nanostructures / Hans Bauer. Betreuer: Christian H. Back ; Christoph Strunk". Regensburg : Universitätsbibliothek Regensburg, 2015. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:355-epub-318659.
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Boehm, Benedikt Ezra Nathanael [Verfasser], Christian H. [Akademischer Betreuer] Back i Jascha [Akademischer Betreuer] Repp. "Magnetic domain walls and domains in thin films, nano stripes and 3D structures / Benedikt Ezra Nathanael Boehm ; Christian H. Back, Jascha Repp". Regensburg : Universitätsbibliothek Regensburg, 2017. http://d-nb.info/1149366540/34.
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Kopte, Martin [Verfasser], Jürgen [Akademischer Betreuer] Faßbender, Oliver G. [Akademischer Betreuer] Schmidt, Jürgen [Gutachter] Faßbender i H. J. M. [Gutachter] Swagten. "Spin-orbit effects in asymmetrically sandwiched ferromagnetic thin films / Martin Kopte ; Gutachter: Jürgen Faßbender, H. J. M. Swagten ; Jürgen Faßbender, Oliver G. Schmidt". Dresden : Saechsische Landesbibliothek- Staats- und Universitaetsbibliothek Dresden, 2017. http://d-nb.info/1150309970/34.
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Bribesh, Fathi. "Free surface films of binary liquid mixtures". Thesis, Loughborough University, 2012. https://dspace.lboro.ac.uk/2134/9810.
Pełny tekst źródłaStreszczenie:
Model-H is used to describe structures found in the phase separation in films of binary liquid mixture that have a surface that is free to deform and also may energetically prefer one of the components. The film rests on a solid smooth substrate that has no preference for any component. On the one hand the study focuses on static aspects by investigating steady states that are characterised by their concentration and film height profiles. A large variety of such states are systematically analysed by numerically constructing bifurcation diagrams in dependence of a number of control parameters. The numerical method used is based on minimising the free energy functional at given constraints within a finite element method for a variable domain shape. The structure of the bifurcation diagrams is related to the symmetry properties of the individual solutions on the various branches. On the other hand the full time dependent model-H is linearised about selected steady states, in particular, the laterally invariant, i.e.\ layered states. The resulting dispersion relations are discussed and related to the corresponding bifurcation points of the steady states. In general, the results do well agree and confirm each other. The described analysis is performed for a number of important cases whose comparison allows us to gain an advanced understanding of the system behaviour: We distinguish the critical and off-critical case that correspond to zero and non-zero mean concentration, respectively. In the critical case the investigation focuses on (i) flat films without surface bias, (ii) flat films with surface bias, (iii) height-modulated films without surface bias, and (iv) height-modulated films with surface bias. Each case is analysed for several mean film heights and (if applicable) energetic bias at the free surface using the lateral domain size as main control parameter. Linear stability analyses of layered films and symmetry considerations are used to understand the structures of the determined bifurcation diagrams. For off-critical mixtures our study is more restricted. There we consider height-modulated films without and with surface bias for several mean film heights and (if applicable) energetic bias employing the mean concentration as main control parameter.
16
Klemm, Denis. "Analyse dünner Schichten mit der optischen Glimmentladungsspektroskopie". Doctoral thesis, Saechsische Landesbibliothek- Staats- und Universitaetsbibliothek Dresden, 2009. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-23780.
Pełny tekst źródłaStreszczenie:
Die vorliegende Arbeit hat zum Ziel, ausgehend vom aktuellen Stand der Technik, die Möglichkeiten der optische Glimmentladungsspektroskopie (GD-OES) für Tiefenprofilanalysen dünner und dünnster Schichten (Schichtdicken = 1 bis 100 nm) zu bestimmen und geeignete instrumentelle und methodischen Modifikationen vorzuschlagen, um die Einsatzmöglichkeiten weiter auszubauen. Dies gilt gleichermaßen unter Berücksichtigung der Anforderungen des Einsatzes im Routinebetrieb (geringe Bruttoanalysezeit und Reproduzierbarkeit) sowie in der Erforschung und der Entwicklung dünner Schichten (geringe Nachweisgrenzen, hohe Flexibilität zum Beispiel bei den analysierbaren Elementen oder der Leitfähigkeit der Proben, geringe Matrixeffekte, etc.).
Während jeder GD-OES Analyse finden drei räumlich und zeitlich getrennte Teilprozesse statt: (A) durch das Zerstäuben der Oberfläche wird die Probe in der lateralen Ausdehnung des Anodendurchmessers in die Tiefe abgetragen und in die atomaren Bestandteile zerlegt (Sputterprozess); (B) in das Plasmagebiet diffundierte Partikel reagieren mit dem Analysegas (i. d. R. Argon), dadurch werden die Atome (und Ionen) der Probe in angeregte Zustände versetzt, im nachfolgenden Relaxationsschritt emittieren diese unter anderem Photonen einer charakteristischen Wellenlänge, die (C) alle in einem Detektionssystem (Mono- bzw. Polychromator oder CCD-Spektrometer) in ihrer Intensität als Funktion der spektralen Wellenlänge und der Zeit erfasst werden.
Ein Vorteil der Methode, die niedrige Analysendauer bedingt durch den vergleichsweise hohen Sputterabtrag bewirkt, dass die Analyse dünner Schichten innerhalb weniger – im Extremfall sogar nur innerhalb von Bruchteilen von – Sekunden stattfindet. Dies lässt die Herausforderungen für die Analyse dünner Schichten verstehen. Der unter anderem von den elektrischen Entladungsbedingungen abhängige Sputterprozess und die komplexen Reaktionen im Plasma müssen möglichst unmittelbar (< 50 ms) nach dem Zündvorgang in einen stabilen Zustand übergehen. Einerseits ist dies instrumentell durch eine Anpassung der Steuer- und Regelungstechnik (z. B. Wahl geeigneter Druckregelventile, -sensoren, etc.) gelungen. Andererseits beeinflussen die unvermeidlichen Kontaminationen [Wasser(filme) und Kohlenwasserstoffe], die in das Plasmagebiet diffundieren, negativ die Stabilität die Entladung. Die Hauptstrategie zur Unterdrückung dieser ‚Dreckeffekte’ sind erfolgreich verschiedene Wege der ex-situ (maximalmögliche Reduzierung der Leckrate, Einsatz von Hochvakuumbauteilen, Einführung von Richtlinien zur Vakuumhygiene) und in-situ Dekontamination (aktive Desorptionsminderung durch ein Vorsputtern mit Si) gewählt worden.
Erst in der Summe aller apparativen Verbesserungen ist die Voraussetzung für die Verwendung der Glimmentladungsspektroskopie als zuverlässige Methode der Dünnschichtanalytik gegeben.
Für die laborpraktischen Arbeiten wurde während der sukzessiven Optimierung des Vakuumsystems als Nebenergebnis ein anwenderfreundlicher Schnelltest zur Charakterisierung des Geräts für Kurz- und Langzeitvergleiche entwickelt. Dieser wertet die Abpumpkurven bzw. Druckanstiegskurven aus. In Abhängigkeit der Bedürfnisse und dem Aufwand des Anwenders lassen sich interessante Parameter, wie das effektive Saugvermögen, eine Zeitkonstante für die Gasabgabe oder die Leckrate IL bestimmen.
Die Bandbreite der untersuchten Proben ist dabei ähnlich unterschiedlich, wie die Fragestellungen: leitfähige und nichtleitfähige Proben; Nachweis und Bestimmung von Matrixelementen, Legierungsbestandteilen oder Spuren; Einfach-, Mehrlagen- und Wechselschichten, Oberflächen- und Zwischenschichten; Adsorbate an Ober- und Grenzflächen, Schichtdickenhomogenität als Teil der Qualitätskontrolle, etc.
Ein Teil dieser Schichtsysteme sind in dieser Arbeit ausführlicher diskutiert worden. Das Hartstoffschichtsystem TiN gehört mit den Schichtdicken von 0,5 bis 3 µm zwar eher zu den dicken Schichten, wobei besonders der oberflächennahe Bereich (< 100 nm) zuverlässig untersucht wurde (vgl. Kap. 4.1).
Mit dem Nachweis und der Quantifizierung von in der Grenzfläche (100 bzw. 1000 nm unter der Oberfläche) zwischen den elektrochemisch (ECD-Cu) und physikalisch (PVD-Cu) abgeschiedenen Cu-Schichten versteckten Adsorbaten bietet GD-OES dem Schichthersteller oder dem Werkstoffwissenschaftler wichtige Informationen, um zum Beispiel gezielt Gefügeänderungen für die Erhöhung der Elektromigrationsresistenz einzustellen. Es wurde einerseits die prinzipielle Machbarkeit und andererseits auch die Grenzen der Methode im Vergleich mit TOF-SIMS gezeigt. Ein weiteres Schichtsystem aus der Mikroelektronik ist im anschließenden Kap. 4.3 Gegenstand der GD-OES Untersuchungen. Dabei wurde nicht nur die Schichtdicken von 10 bis 50 nm dünnen TaN-Barriereschichten, sondern auch die Homogenität der Schichtdicken über einen kompletten 6’’ Wafer bestimmt. Die nachzuweisenden Unterschiede liegen im Bereich von einigen Angström bis zu wenigen Nanometern.
Die GD-OES Untersuchungen von TaN zeigen zu Beginn und in der Nähe der Grenzfläche zum Substrat ungewöhnliche Intensitätsverläufe von Ta und N. Erst in Kombination mit anderen oberflächenanalytischen Verfahren (XPS und AES) gelang die Interpretation der Messergebnisse. Aus der Summe aller Argumente wird die Hypothese formuliert, dass sich im Fall des Zerstäubungsprozesses von TaN wegen der großen Unterschiede in den Atommassen ein Vorzugssputtern (engl. preferential sputtering) herausbildet. Bei anderen sputternden Verfahren, z. B. SIMS, ist dieses Phänomen längst bekannt und wurde auch für die Glimmentladungsspektroskopie vermutet. Dies konnte bislang allerdings noch nie beobachtet werden. Rechnungen mit einem Simulationsprogramm für Kollisionsvorgänge aufgrund ballistischer Effekte (TRIDYN) stützen diese Hypothese. Begünstigt wurde die Beobachtung des Vorzugssputterns durch die sauberen Messbedingungen, durch die man in Lage versetzt war, Anfangspeaks klar von Kontaminationspeak zu unterscheiden.
Das vorletzte Kapitel 4.4 beschäftigt sich mit Schichten im untersten Nanometerbereich (< 5 nm). Es zeigt sich, dass die wenige Nanometer dicken, natürlichen Oxidschichten deutlich besser analysierbar sind, wenn man die in der Arbeit vorgestellte in-situ Dekontamination durch ein Vorsputtern anwendet.
Die GD-OES Untersuchungen an organischen Monolagenschichten in Kap. 4.5 sind Teil einer aktuellen wissenschaftlichen Diskussion innerhalb der weltweiten GD-OES Fachwelt. Die von KENICHI SHIMIZU vorgestellten Ergebnisse konnten am Beispiel von Thioharnstoff mit RF bestätigt und erstmals auch mit einer DC-Entladung gezeigt werden. Das Verfahren der GD-OES kann qualitativ die Existenz von monomolekularen Schichten im Subnanometerbereich nachweisen. Allerdings stellen die Ergebnisse von Substraten mit anderen Molekülen die Interpretation der Intensitäts-Zeitprofile in Frage. Ein anderer Interpretationsansatz wird als Hypothese formuliert, konnte jedoch noch nicht verifiziert werden.
Mit den vorgestellten Optimierungen der Messtechnik lassen sich die Möglichkeiten der Anwendung der optischen Glimmentladungsspektroskopie für die Untersuchungen dünner und dünnster Schichten deutlich erweitern.
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Petrini, Paula Andreia. "Capacitores híbridos ultracompactos para caracterização de sistemas moleculares". Universidade Estadual Paulista (UNESP), 2018. http://hdl.handle.net/11449/153834.
Pełny tekst źródłaStreszczenie:
Submitted by Paula Andreia Petrini (paula.petrini@yahoo.com.br) on 2018-05-02T16:19:17Z
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Made available in DSpace on 2018-05-03T12:28:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 petrini_pa_me_bauru.pdf: 4085214 bytes, checksum: da32a03d5bb301af130de6f96b52316f (MD5) Previous issue date: 2018-03-02
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Conhecido como o ramo da ciência que utiliza camadas moleculares ativas para agregar novas funcionalidades a dispositivos, a eletrônica molecular apresenta propostas promissoras para o futuro. Uma classe de pequenas moléculas semicondutoras que vem sendo explorada devido ao seu potencial na fabricação de diferentes dispositivos é a das ftalocianinas de cobre (CuPc). Entretanto, poucos trabalhos presentes na literatura relatam a relação entre a características elétricas dos filmes orgânicos e sua espessura em nanoescala. Tal fato é explicado pela dificuldade na deposição de contatos elétricos sobre as camadas moleculares, dado que os métodos atualmente empregados podem vir a danificá-las. Nesse contexto, essa dissertação apresenta a fabricação de um capacitor hibrido ultracompacto (h-Cap) constituído por metal / óxido dielétrico / camada molecular / Metal como uma plataforma para acessar as propriedades elétricas de camadas moleculares. Utilizando como a camada metálica a combinação de filmes finos de ouro, titânio e cromo, óxido de alumínio (Al2O3) para o dielétrico e filmes finos de CuPc como camadas moleculares, os h-Caps são fabricados a partir da técnica roll-up. Para a deposição dos filmes metálicos foi utilizado a técnica de evaporação térmica por feixe de elétrons, a técnica de deposição por camada atômica foi utilizada para a deposição do Al2O3 e pôr fim a técnica de deposição por evaporação por filamento resistivo para as camadas moleculares de CuPc. As características geométricas e estruturais dos h-Caps foram obtidas utilizando microscópios ópticos e eletrônico de varredura. Para a caracterização topográfica do filme de CuPc foi utilizado um microscópio de força atômica. Quanto a caracterização elétrica, foram realizadas medidas de corrente-tensão nos dispositivos, com a finalidade de obter os parâmetros de transportes. A resposta dielétrica do dispositivo foi avaliada utilizando a técnica de espectroscopia de impedância de modo a fornecer medidas de capacitância-frequência, permitindo relacionar a espessura e a constante dielétrica do filme de CuPc (kCuPc). Para os filmes de CuPc entre 5 a 20 nm foi obtido o valor de kCuPc = 4,5 ± 0,5, mostrando que a técnica proposta é uma excelente alternativa para caracterização dielétrica de camadas ultrafinas de semicondutores orgânicos.
Known as the branch of science that uses active molecular layers to add new functionality to devices, molecular electronics presents promising proposals for the future. A class of small semiconductor molecules being exploited due to its potential in the manufacture of different devices is that of copper phthalocyanines (CuPc). However, few papers in the literature report the relationship between the electrical characteristics of organic films and their thickness at the nanoscale. This fact is explained by the difficulty in the deposition of electrical contacts on the molecular layers, since the methods currently used may damage them. In this context, this dissertation presents the fabrication of an ultracompact hybrid capacitor (h-Cap) consisting of metal / dielectric oxide / molecular layer / metal as a platform to access the electrical properties of molecular layers. Used as the metallic layer is the combination of thin films of gold, titanium and chromium, aluminum oxide for the dielectric and thin films of CuPc as molecular layers, the h-Cap are formed from the roll-up technique. For the deposition of the metallic films was used the thermal evaporation technique by electron beam, the technique of deposition by atomic layer was used for the deposition of Al2O3 and finally the technique of deposition by evaporation by resistive filament for the molecular layers of CuPc . The geometric characteristics of the h-Caps were obtained using optical and scanning electron microscopes. For the topographic characterization of the CuPc film was used to an atomic force microscope. As for the electrical characterization, current-voltage measurements, the h-Caps were evaluated as a function of CuPc thickness (5 to 50 nm) in order to extract their transport parameters. The dielectric response of the device was evaluated using the impedance spectroscopy technique to provide capacitance-frequency measurements, making it possible to relate the thickness and dielectric constant of the CuPc film (kCuPc). For the CuPc films between 5 and 20 nm, the value of kCuPc = 4.5 ± 0.5 was obtained, showing that the proposed technique is an excellent alternative for the dielectric characterization of ultrafine layers of organic semiconductors.
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Chopra, Anuj [Verfasser], D. [Akademischer Betreuer] Hesse, H. [Akademischer Betreuer] Beige i K. [Akademischer Betreuer] Doerr. "Cation ordering and ferroelectric properties of epitaxial Pb(SC, Ta)O3 thin films grown by pulsed laser deposition / Anuj Chopra. Betreuer: D. Hesse ; H. Beige ; K. Doerr". Halle, Saale : Universitäts- und Landesbibliothek Sachsen-Anhalt, 2011. http://d-nb.info/102520252X/34.
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Klemm, Denis. "Analyse dünner Schichten mit der optischen Glimmentladungsspektroskopie". Doctoral thesis, Technische Universität Dresden, 2008. https://tud.qucosa.de/id/qucosa%3A25086.
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Die vorliegende Arbeit hat zum Ziel, ausgehend vom aktuellen Stand der Technik, die Möglichkeiten der optische Glimmentladungsspektroskopie (GD-OES) für Tiefenprofilanalysen dünner und dünnster Schichten (Schichtdicken = 1 bis 100 nm) zu bestimmen und geeignete instrumentelle und methodischen Modifikationen vorzuschlagen, um die Einsatzmöglichkeiten weiter auszubauen. Dies gilt gleichermaßen unter Berücksichtigung der Anforderungen des Einsatzes im Routinebetrieb (geringe Bruttoanalysezeit und Reproduzierbarkeit) sowie in der Erforschung und der Entwicklung dünner Schichten (geringe Nachweisgrenzen, hohe Flexibilität zum Beispiel bei den analysierbaren Elementen oder der Leitfähigkeit der Proben, geringe Matrixeffekte, etc.).
Während jeder GD-OES Analyse finden drei räumlich und zeitlich getrennte Teilprozesse statt: (A) durch das Zerstäuben der Oberfläche wird die Probe in der lateralen Ausdehnung des Anodendurchmessers in die Tiefe abgetragen und in die atomaren Bestandteile zerlegt (Sputterprozess); (B) in das Plasmagebiet diffundierte Partikel reagieren mit dem Analysegas (i. d. R. Argon), dadurch werden die Atome (und Ionen) der Probe in angeregte Zustände versetzt, im nachfolgenden Relaxationsschritt emittieren diese unter anderem Photonen einer charakteristischen Wellenlänge, die (C) alle in einem Detektionssystem (Mono- bzw. Polychromator oder CCD-Spektrometer) in ihrer Intensität als Funktion der spektralen Wellenlänge und der Zeit erfasst werden.
Ein Vorteil der Methode, die niedrige Analysendauer bedingt durch den vergleichsweise hohen Sputterabtrag bewirkt, dass die Analyse dünner Schichten innerhalb weniger – im Extremfall sogar nur innerhalb von Bruchteilen von – Sekunden stattfindet. Dies lässt die Herausforderungen für die Analyse dünner Schichten verstehen. Der unter anderem von den elektrischen Entladungsbedingungen abhängige Sputterprozess und die komplexen Reaktionen im Plasma müssen möglichst unmittelbar (< 50 ms) nach dem Zündvorgang in einen stabilen Zustand übergehen. Einerseits ist dies instrumentell durch eine Anpassung der Steuer- und Regelungstechnik (z. B. Wahl geeigneter Druckregelventile, -sensoren, etc.) gelungen. Andererseits beeinflussen die unvermeidlichen Kontaminationen [Wasser(filme) und Kohlenwasserstoffe], die in das Plasmagebiet diffundieren, negativ die Stabilität die Entladung. Die Hauptstrategie zur Unterdrückung dieser ‚Dreckeffekte’ sind erfolgreich verschiedene Wege der ex-situ (maximalmögliche Reduzierung der Leckrate, Einsatz von Hochvakuumbauteilen, Einführung von Richtlinien zur Vakuumhygiene) und in-situ Dekontamination (aktive Desorptionsminderung durch ein Vorsputtern mit Si) gewählt worden.
Erst in der Summe aller apparativen Verbesserungen ist die Voraussetzung für die Verwendung der Glimmentladungsspektroskopie als zuverlässige Methode der Dünnschichtanalytik gegeben.
Für die laborpraktischen Arbeiten wurde während der sukzessiven Optimierung des Vakuumsystems als Nebenergebnis ein anwenderfreundlicher Schnelltest zur Charakterisierung des Geräts für Kurz- und Langzeitvergleiche entwickelt. Dieser wertet die Abpumpkurven bzw. Druckanstiegskurven aus. In Abhängigkeit der Bedürfnisse und dem Aufwand des Anwenders lassen sich interessante Parameter, wie das effektive Saugvermögen, eine Zeitkonstante für die Gasabgabe oder die Leckrate IL bestimmen.
Die Bandbreite der untersuchten Proben ist dabei ähnlich unterschiedlich, wie die Fragestellungen: leitfähige und nichtleitfähige Proben; Nachweis und Bestimmung von Matrixelementen, Legierungsbestandteilen oder Spuren; Einfach-, Mehrlagen- und Wechselschichten, Oberflächen- und Zwischenschichten; Adsorbate an Ober- und Grenzflächen, Schichtdickenhomogenität als Teil der Qualitätskontrolle, etc.
Ein Teil dieser Schichtsysteme sind in dieser Arbeit ausführlicher diskutiert worden. Das Hartstoffschichtsystem TiN gehört mit den Schichtdicken von 0,5 bis 3 µm zwar eher zu den dicken Schichten, wobei besonders der oberflächennahe Bereich (< 100 nm) zuverlässig untersucht wurde (vgl. Kap. 4.1).
Mit dem Nachweis und der Quantifizierung von in der Grenzfläche (100 bzw. 1000 nm unter der Oberfläche) zwischen den elektrochemisch (ECD-Cu) und physikalisch (PVD-Cu) abgeschiedenen Cu-Schichten versteckten Adsorbaten bietet GD-OES dem Schichthersteller oder dem Werkstoffwissenschaftler wichtige Informationen, um zum Beispiel gezielt Gefügeänderungen für die Erhöhung der Elektromigrationsresistenz einzustellen. Es wurde einerseits die prinzipielle Machbarkeit und andererseits auch die Grenzen der Methode im Vergleich mit TOF-SIMS gezeigt. Ein weiteres Schichtsystem aus der Mikroelektronik ist im anschließenden Kap. 4.3 Gegenstand der GD-OES Untersuchungen. Dabei wurde nicht nur die Schichtdicken von 10 bis 50 nm dünnen TaN-Barriereschichten, sondern auch die Homogenität der Schichtdicken über einen kompletten 6’’ Wafer bestimmt. Die nachzuweisenden Unterschiede liegen im Bereich von einigen Angström bis zu wenigen Nanometern.
Die GD-OES Untersuchungen von TaN zeigen zu Beginn und in der Nähe der Grenzfläche zum Substrat ungewöhnliche Intensitätsverläufe von Ta und N. Erst in Kombination mit anderen oberflächenanalytischen Verfahren (XPS und AES) gelang die Interpretation der Messergebnisse. Aus der Summe aller Argumente wird die Hypothese formuliert, dass sich im Fall des Zerstäubungsprozesses von TaN wegen der großen Unterschiede in den Atommassen ein Vorzugssputtern (engl. preferential sputtering) herausbildet. Bei anderen sputternden Verfahren, z. B. SIMS, ist dieses Phänomen längst bekannt und wurde auch für die Glimmentladungsspektroskopie vermutet. Dies konnte bislang allerdings noch nie beobachtet werden. Rechnungen mit einem Simulationsprogramm für Kollisionsvorgänge aufgrund ballistischer Effekte (TRIDYN) stützen diese Hypothese. Begünstigt wurde die Beobachtung des Vorzugssputterns durch die sauberen Messbedingungen, durch die man in Lage versetzt war, Anfangspeaks klar von Kontaminationspeak zu unterscheiden.
Das vorletzte Kapitel 4.4 beschäftigt sich mit Schichten im untersten Nanometerbereich (< 5 nm). Es zeigt sich, dass die wenige Nanometer dicken, natürlichen Oxidschichten deutlich besser analysierbar sind, wenn man die in der Arbeit vorgestellte in-situ Dekontamination durch ein Vorsputtern anwendet.
Die GD-OES Untersuchungen an organischen Monolagenschichten in Kap. 4.5 sind Teil einer aktuellen wissenschaftlichen Diskussion innerhalb der weltweiten GD-OES Fachwelt. Die von KENICHI SHIMIZU vorgestellten Ergebnisse konnten am Beispiel von Thioharnstoff mit RF bestätigt und erstmals auch mit einer DC-Entladung gezeigt werden. Das Verfahren der GD-OES kann qualitativ die Existenz von monomolekularen Schichten im Subnanometerbereich nachweisen. Allerdings stellen die Ergebnisse von Substraten mit anderen Molekülen die Interpretation der Intensitäts-Zeitprofile in Frage. Ein anderer Interpretationsansatz wird als Hypothese formuliert, konnte jedoch noch nicht verifiziert werden.
Mit den vorgestellten Optimierungen der Messtechnik lassen sich die Möglichkeiten der Anwendung der optischen Glimmentladungsspektroskopie für die Untersuchungen dünner und dünnster Schichten deutlich erweitern.
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Bachar, Abdellatif. "Apport de l'excitation microonde ECR à la pulvérisation réactive pour le dépôt de couches minces SiCxNy˸H, étude des propriétés optiques et électriques". Thesis, Université Clermont Auvergne (2017-2020), 2019. http://www.theses.fr/2019CLFAC068.
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Ces travaux de thèse ont consisté à étudier l’apport d’un plasma microonde ECR à la pulvérisation réactive magnétron pour le dépôt de couches minces SiCxNy:H, à partir d’une cible de silicium et un mélange de gaz formé d’Ar, CH4 et N2, et son impact sur la composition chimique mais aussi les propriétés optiques et électriques de ces couches.Une étude du procédé a été menée par spectroscopie d’émission optique pour comprendre la chimie du plasma dans trois différentes configurations : la pulvérisation réactive du silicium, le plasma microonde ECR et l’association des deux, en fonction de la nature et des débits des gaz utilisés, et en fonction de la puissance du plasma. Ensuite, l’effet de cette chimie du plasma sur la composition et l’environnement chimique des films a été étudié. Pour cela, des dépôts ont été réalisés en pulvérisant la cible de silicium sous différents mélanges de gaz réactifs selon R= [N2]/([N2]+[CH4]) et en faisant varier la puissance du plasma microonde ECR à trois niveaux (0 – 400 et 800 W). Cette étude a révélé une compétition entre deux phénomènes en fonction de la puissance microonde utilisée : l’augmentation de la pulvérisation de la cible de silicium suite à la densification du plasma d’un côté et l’empoisonnement prématuré de cette cible due à la dissociation plus forte des gaz réactifs.Le procédé hybride étudié a permis d’obtenir des films SiCxNy:H ayant un indice de réfraction variable de 1,82 à 2,33 à 633 nm en fonction de leur stœchiométrie. Ils possèdent également des gaps optiques supérieurs à 3 eV quel que soit leur teneur en carbone et azote. Ceci permet à ces films d’être utilisés en tant que couches antireflets pour les cellules photovoltaïques de silicium. Grace à une constante diélectrique qui varie de 4 à 7,6 et une densité de charges comprise entre 1011 et 1,4.1012 cm-², les films SiCxNy:H peuvent servir aussi de couches de passivation.La dernière partie de ces travaux a porté sur la diminution de la densité des états d’interface au niveau de l’interface substrat/couche SiCxNy:H. Ceci a été réalisé par nitruration du silicium à l’aide d’une source ECR produisant des atomes d’azote neutres d’un côté, et une source GDS produisant des atomes et des molécules d’azote ionisés. Grace à ce caractère ionique, la nitruration par la source GDS s’est avérée plus rapide que celle par ECR (x5) et a permis l’obtention de couches SiNx plus épaisses. Elle a permis également de réduire la densité des états d’interface au niveau des échantillons étudiés contrairement à la nitruration par ECRThis thesis consisted in studying the contribution of a microwave ECR plasma to magnetron reactive sputtering for the deposition of SiCxNy:H thin films, from a silicon target and an Ar, CH4 and N2 gas mixture and its impact on the chemical composition and also the optical and electrical properties of these films.A study of the process was carried out by optical emission spectroscopy to understand plasma chemistry in three different configurations: reactive silicon sputtering, microwave ECR plasma and the combination of both, depending on the nature and flow rates of the used gases, and depending also on the plasma power. Then, the effect of this plasma chemistry on the composition and the chemical environment of the films was studied. For this, the films were deposited by sputtering the silicon target under different reactive gas mixtures according to R = [N2]/([N2 +[CH4]) and by varying the power of the ECR microwave plasma for three levels ( 0 - 400 and 800 W). This study revealed a competition between two phenomena according to the used microwave power: the increase in the sputtering of the silicon target thanks to the plasma densification on one hand and the premature poisoning of this target due to the strong reactive gas’s dissociation.The studied hybrid process allowed to obtain SiCxNy:H films having a refractive index varying from 1.82 to 2.33 at 633 nm as a function of their stoichiometry. They also have optical gaps greater than 3 eV regardless of their carbon and nitrogen content. These films can be used as anti-reflective coatings for silicon photovoltaic cells. Thanks to a dielectric constant varying from 4 to 7.6 and a charge density comprised between 1011 and 1.4 × 10 12 cm-², the SiCxNy:H films can also be used as a passivation layer.The last part of this work aimed to reduce the interface state density at the substrate/ SiCxNy:H interface. This was attempted by nitriding silicon substrates using an ECR source producing neutral nitrogen atoms on one hand, and a GDS source producing ionized nitrogen atoms and molecules on the other hand. Thanks to this ionic character, the nitridation process based on the GDS source was faster than that ECR (x5) and lead to thicker elaborated SiNx layers. This nitridation process reduces the interface state density of the studied samples
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Plujat, Beatrice. "Etude des interactions plasma/surface pour la compréhension de la croissance de couches minces SiCN : H et leur interface film/substrat : répercussions sur leurs propriétés". Thesis, Perpignan, 2017. http://www.theses.fr/2017PERP0019/document.
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Les matériaux SiNOC:H en couches minces, de par leur flexibilité stœchiométrique, présentent une vaste gamme de propriétés et sont aujourd'hui utilisés industriellement dans de nombreuses applications : microélectronique, photovoltaïque, mécanique, etc. Nous avons ici choisi de nous intéresser plus particulièrement au carbonitrure de silicium hydrogéné SiCN:H déposé par PECVD micro-onde à partir du précurseur organosilicié liquide Tétraméthylsilane (TMS). Le but est de proposer une alternative à l'utilisation du gaz silane utilisé pour déposer ce matériau dans les procédés PECVD BF industriels tout en accroissant les vitesses de dépôt. Décomposition du TMS en phase plasma dans un mélange gazeux Ar/NH 3 /TMS et propriétés des couches minces déposées sont étudiées puis corrélées. Une attention particulière est portée aux premières étapes de croissance et à l'étude de l'interface film/substratSiNOC:H Thin-films, due to their stoichiometric flexibility, present a wide range of properties and are now used industrially in numerous applications: microelectronics, photovoltaics, mechanics, etc. We have here chosen to focus more particularly onhydrogenated silicon carbonitride SiNC:H deposited by microwave PECVD from the liquid organosilicon precursor Tetramethylsilane (TMS). The aim is to propose analternative to the use of silane pyrophoric gas currently used to deposit such materials in industrial PECVD Low Frequency/low deposition rates plasma processes. Decomposition of Ar/TMS/NH3 in the plasma phase, and resulting properties of deposited thin films are studied and correlated. Particular attention is paid to the early stages of films growth and to the study of film/substrate interface
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Dai, Letian. "Silicon nanowire solar cells with μc-Si˸H absorbers for tandem radial junction devices". Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLS303.
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Dans cette thèse, nous avons fabriqué des cellules solaires à jonction radiale en nanofils de silicium avec du silicium microcristallin hydrogéné (µc-Si:H) comme absorbeur, par dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma à basse température (PECVD). Pour contrôler la densité de nanofils sur les substrats, nous avons utilisé des nanoparticules (NP) de dioxyde d'étain (SnO₂) d'un diamètre moyen de 55 nm, disponibles dans le commerce, comme précurseur du catalyseur Sn pour la croissance des nanofils de silicium. La distribution des nanoparticules de SnO₂ sur le substrat a été contrôlée par centrifugation et dilution du colloïde de SnO₂, en combinaison avec la fonctionnalisation du substrat. Par la suite, le SnO₂ est réduit en Sn métallique après le traitement par plasma de H₂, suivi de la croissance, par la technique vapeur-liquide-solide (VLS) assistée par plasma, de nanofils de Si sur lesquels sont déposées les couches P, I et N constituant les cellules solaires à jonction radiale. Nous avons atteint un taux de croissance élevé des nanofils de Si, jusqu'à 70%, avec une très large gamme de densité, de 10⁶ à 10⁹ /cm². Comme approche supplémentaire de contrôle de la densité des nanofils, nous avons utilisé du Sn évaporé comme précurseur du catalyseur Sn. Nous avons étudié l'effet de l'épaisseur de Sn évaporé, l'effet de la durée du traitement au plasma de H₂ et l'effet du débit de gaz H₂ dans le dans le mélange de précurseurs, sur la densité des nanofils. L'ellipsométrie spectroscopique in-situ (SE) a été utilisée pour contrôler la croissance des nanofils et le dépôt des couches de µc-Si:H sur les SiNWs. En combinant les résultats de in-situ SE et de microscopie électronique à balayage, une relation entre l'intensité du signal de SE pendant la croissance et la longueur et la densité des nanofils a été démontrée, ce qui permet d'estimer ces paramètres en cours de croissance. Nous avons réalisé une étude systématique des matériaux (couches intrinsèques et dopées de type n ou p de µc-Si:H, couches dopées d'oxyde de silicium microcristallin hydrogéné, µcSiOx:H) et des cellules solaires obtenues dans deux réacteurs à plasma appelés "PLASFIL" et "ARCAM". Les épaisseurs de revêtement sur substrat lisse et sur les nanofils ont été déterminées et nous avons obtenu une relation linéaire entre les deux, ce qui permet de concevoir un revêtement conforme sur les nanofils pour chaque couche avec une épaisseur optimale. Les paramètres des nanofils et des matériaux, affectant la performance des cellules solaires à jonction radiale, ont été systématiquement étudiés, les principaux étant la longueur et la densité des nanofils, l'épaisseur de la couche intrinsèque de µc-Si:H, l'utilisation de µc-SiOx:H et le réflecteur arrière en Ag. Enfin, avec les cellules solaires à jonction radiale en nanofils de silicium optimisées utilisant le µc-Si:H comme absorbeur, nous avons atteint un rendement de conversion de l'énergie de 4,13 % avec Voc = 0,41 V, Jsc = 14,4 mA/cm² et FF = 69,7%. Cette performance est supérieure de plus de 40 % à l'efficacité record de 2,9 % publiée précédemmentIn this thesis, we have fabricated silicon nanowire (SiNW) radial junction solar cells with hydrogenated microcrystalline silicon (μc-Si:H) as the absorber via low-temperature plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD). To control the density of NW on the substrates, we have used commercially available tin dioxide (SnO₂) nanoparticles (NPs) with an average diameter of 55 nm as the precursor of Sn catalyst for the growth of SiNWs. The distribution of SnO₂ NPs on the substrate has been controlled by centrifugation and the dilution of the SnO₂ colloid, combined with the functionalization of the substrate. Subsequently, SnO₂ is reduced to metallic Sn after the H₂ plasma treatment, followed by the plasma-assisted vapor-liquid-solid (VLS) growth of SiNWs upon which the P, I and N layers constituting the radial junction solar cells are deposited. We have achieved a high yield growth of SiNWs up to 70% with a very wide range of NW density, from 10⁶ to 10⁹ /cm². As an additional approach of controlling the density of SiNWs we have used evaporated Sn as the precursor of Sn catalyst. We have studied the effect of the thickness of evaporated Sn, the effect of duration of H₂ plasma treatment and the effect of H₂ gas flow rate in the plasma, on the density of SiNWs.In-situ spectroscopic ellipsometry (SE) was used for monitoring the growth of SiNWs and the deposition of the layers of μc-Si:H on SiNWs. Combining in-situ SE and SEM results, a relationship between the intensity of SE signal and the length and the density of SiNWs during the growth was demonstrated, which allows to estimate the density and the length of SiNWs during the growth. We have carried out a systematic study of materials (intrinsic, p-type,n-type µc-Si:H and µcSiOx:H doped layers) and solar cells obtained in two plasma reactors named “PLASFIL” and “ARCAM”. The thicknesses of coating on the flat substrate and on the SiNWs have been determined with a linear relation which helps to design a conformal coating on SiNWs for each layer with an optimal thickness. The parameters of the SiNWs and the materials, affecting the performance of radial junction solar cells, have been systematically studied, the main ones being the length and the density of SiNWs, the thickness of intrinsic layer of μc-Si:H on SiNWs, the use of the hydrogenated microcrystalline silicon oxide (μc-SiOx:H) and the back reflector Ag. Finally, with the optimized silicon nanowire radial junction solar cells using the μc-Si:H as the absorber we have achieved an energy conversion efficiency of 4.13 % with Voc = 0.41 V, Jsc = 14.4 mA/cm² and FF = 69.7%. This performance is more than 40 % better than the previous published record efficiency of 2.9 %
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Burlaka, Vladimir [Verfasser], Astrid [Akademischer Betreuer] [Gutachter] Pundt, Hans Christian [Gutachter] Hofsäss, Hans-Ulrich [Gutachter] Krebs, Michael [Gutachter] Seibt, Vasily [Gutachter] Moshnyaga i Helmut [Gutachter] Klein. "Critical thicknesses in Nb-H thin films: coherent and incoherent phase transitions, change of precipitation and growth modes and ultrahigh mechanical stress / Vladimir Burlaka. Betreuer: Astrid Pundt. Gutachter: Astrid Pundt ; Hans Christian Hofsäss ; Hans-Ulrich Krebs ; Michael Seibt ; Vasily Moshnyaga ; Helmut Klein". Göttingen : Niedersächsische Staats- und Universitätsbibliothek Göttingen, 2016. http://d-nb.info/1110148135/34.
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Vescio, Giovanni. "Inkjet-Printed Flexible Electronic Devices: from High-k Capacitors to h-BN/Graphene Thin Film Transistors". Doctoral thesis, Universitat de Barcelona, 2017. http://hdl.handle.net/10803/406350.
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The soaring global demand for flexible, wearable and transparent devices has been driven by the advent of the Internet-of-Things (IoT), where smart electronic objects are expected to be, at anytime and everywhere, aware of and interactive with the environment by means of a wireless network. During the last decade, printed electronics holds the promise of enabling low-cost, scalable solutions by exploiting the ability of innovative fabrication technologies that are both cost-competitive and eco-friendly, using disrupting materials to be employed as processed inks onto a large-area flexible substrate.
To date, different printing technologies have been employed to demonstrate appealing flexible devices such as organic light-emitting diode (OLED) displays, radio-frequency identification (RFID) antennas for intelligent packaging, solar cells or wearable healthcare sensors ( most of time based on organic thin-film transistors, OTFTs ). However, compared to the well-established silicon technology, all-printed devices must overcome several hurdles. Among them, the most critical issues concern parameters such as the electrical mobility (µ) and the relative permittivity (ε), whose low values in current available inks result in a low integration density.
The main objective of this Thesis was focused on demonstrating inkjet printing technology as a powerful tool for the oncoming flexible printed electronics development. Indeed, in this Thesis Project inkjet printing technology is validated as a versatile method for the manufacturing of different robust applications (in particular flexible sensors and hybrid circuitry), and especially as a complement and alternative to standard silicon technology for the development of high-quality flexible fully-inkjet printed passive and active devices such as capacitors, memristors and transistors based on novel outstanding functional nanomaterials. Basically, this Thesis addresses the exploration of new promising application areas, where inkjet-printing technology could contribute solving traditional issues by improving the manufacturing processes and the development of novel outstanding smart devices on flexible substrates.
First of all, the dissertation deals with the demonstration of inkjet printing as promising technique in comparison to the other current printing methods for the fabrication of robust gas sensor circuitry platforms and as an alternative method to surface mount-technology (SMT), in order to assemble surface mount-devices (SMDs) onto previous inkjet-printed circuitry for flexible electronic applications.
The second main topic of this Thesis was focused on the implementation of new solutions to chase and follow the guidelines of the ITRS roadmap for the next generation of flexible electronic applications by the ink formulation of novel dielectric inks. The latter allowed the design, manufacturing and characterization (from both morphological and electrical points of view) of excellent fully-inkjet printed electronic devices.
Primarily, the study was centred on the high-k HfO2 dielectric ink and devoted to the investigation of the physical and chemical properties of the inkjet-printed insulator. Afterwards, the dielectric material was demonstrated as a suitable high-k material to achieve flexible fully-inkjet printed electronic devices such as metal-insulator-metal (MIM) capacitors (εHfO2~12.6 and a capacitance per unit area of ~1 nF mm2) and ReRAM memories (ION/IOFF ratio of around six orders of magnitude and more than 516 resistive switching cycles).
Bearing in mind the well-known outstanding properties of heterostructures based on two-dimensional (2D) atomic crystals, the aim of the Thesis moved to the formulation of an eco-friendly water-based ink made from 2D nanosheets of hexagonal boron nitride (h-BN), specially designed to be printed as dielectric material. The h-BN ink showed a high-k dielectric constant value εhBN ~ 6.9 and was demonstrated as suitable gate oxide for flexible fully-inkjet printed graphene/h-BN heterostructures for TFT devices. Distinctive electrical properties with state-of-the-art mobility up to 110 cm2V-1s-1 are reported, demonstrating the outstanding performance of the h-BN ink both in flat and under bending conditions, which have been achieved, to the best of our knowledge, for the first time in literature.La creciente demanda de dispositivos flexibles, portátiles y transparentes ha sido impulsada por la irrupción del Internet de las cosas (IoT, de sus siglas en inglés), donde se pretende que los objetos electrónicos inteligentes estén constantemente sujetos a cambio e interactúen con el medio ambiente mediante una conexión inalámbrica (red 5G). Durante la última década, la electrónica impresa ha adquirido gran protagonismo con la promesa de permitir soluciones escalables y de bajo coste por medio de nuevas tecnologías de fabricación, rentables y respetuosas con el medio ambiente, empleando materiales novedosos en forma de tinta. En primer lugar, esta Tesis demuestra la viabilidad de la impresión por inyección de tinta como técnica prometedora, en comparación con otros métodos de impresión actuales, para la fabricación de circuitos sensores de gas y como método alternativo para el ensamblaje de chips sobre circuitos previamente impresos mediante inyección de tinta para aplicaciones electrónicas híbridas y flexibles. La segunda parte de esta Tesis se centró en el desarrollo de nuevas tintas dieléctricas como solución para seguir la hoja de ruta para la próxima generación de aplicaciones electrónicas flexibles. Primeramente, el estudio se centró en la caracterización de las propiedades físicas y químicas de la tinta de HfO2 de elevada constante dieléctrica (εHfO2 ~ 12.6) impresa mediante inyección de tinta. Acto seguido se demostró que el HfO2 es un dieléctrico adecuado para conseguir dispositivos electrónicos flexibles totalmente impresos por inyección de tinta, tales como condensadores MIM (Cox ~ 1 nF mm-2) y memorias ReRAM (más de 516 ciclos de conmutación resistiva). Finalmente, teniendo en cuenta las propiedades destacadas de las heteroestructuras bidimensionales (2D), la Tesis se focalizó en la formulación de una tinta a base de agua a partir de nano-láminas 2D de nitruro de boro (h-BN), especialmente desarrollada para ser impresa como material dieléctrico (permitividad εhBN ~ 6.9). La tinta de h-BN actúa correctamente como óxido de puerta para transistores flexibles con estructura semiconductor / aislante (grafeno / h-BN), respectivamente. Los dispositivos han sido totalmente fabricados por inyección de tinta sobre PET, lográndose una movilidad de huecos del canal semiconductor de grafeno de hasta 110 cm2V-1s-1.
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Krämmer, Christoph Daniel [Verfasser], i H. [Akademischer Betreuer] Kalt. "Optoelectronic Characterization of Thin-Film Solar Cells by Electroreflectance and Luminescence Spectroscopy / Christoph Daniel Krämmer. Betreuer: H. Kalt". Karlsruhe : KIT-Bibliothek, 2015. http://d-nb.info/1074463773/34.
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Krämmer, Christoph D. [Verfasser], i H. [Akademischer Betreuer] Kalt. "Optoelectronic Characterization of Thin-Film Solar Cells by Electroreflectance and Luminescence Spectroscopy / Christoph Daniel Krämmer. Betreuer: H. Kalt". Karlsruhe : KIT-Bibliothek, 2015. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:swb:90-485270.
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Misic, Boris [Verfasser], Uwe [Akademischer Betreuer] Rau i Jürgen H. [Akademischer Betreuer] Werner. "Analysis and simulation of macroscopic defects in Cu(In,Ga)Se2 photovoltaic thin film modules / Boris Misic ; Uwe Rau, Jürgen H. Werner". Aachen : Universitätsbibliothek der RWTH Aachen, 2015. http://d-nb.info/1130326608/34.
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Misic, Boris Verfasser], Uwe [Akademischer Betreuer] [Rau i Jürgen H. [Akademischer Betreuer] Werner. "Analysis and simulation of macroscopic defects in Cu(In,Ga)Se2 photovoltaic thin film modules / Boris Misic ; Uwe Rau, Jürgen H. Werner". Aachen : Universitätsbibliothek der RWTH Aachen, 2015. http://d-nb.info/1130326608/34.
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Larbi, Fadila. "Traitement de couches minces et de dispositifs à base de a-Si : H par un plasma d'hydrogène : Etude in situ par ellipsométrie spectroscopique". Thesis, Reims, 2014. http://www.theses.fr/2014REIMS010/document.
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Ce travail est une contribution à l'étude de l'interaction entre des couches minces de silicium amorphe hydrogéné (a-Si:H) et un plasma d'hydrogène, dans un réacteur de dépôt par PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition). Le suivi in situ de la cinétique de gravure par l'hydrogène atomique est réalisé par ellipsométrie UV-visble. Les différents paramètres de plasma (température, puissance radiofréquence, pression du gaz H2, type de dopage du matériau) pouvant impacter cette cinétique ont été sondés. L'analyse des spectres d'ellipsométrie spectroscopique, à l'aide d'un modèle optique approprié, a permis de mettre en évidence leurs effets sur le temps de formation de la couche modifiée par l'hydrogène, son épaisseur et son excès d'hydrogène, ont été analysés. Le même traitement au plasma d'hydrogène appliqué à des jonctions i/p et i/n, révèle un comportement particulier de la cinétique de gravure dans la zone de jonction. Ce comportement a été interprété dans le cadre d'un modèle simple de diffusion de l'hydrogène sous champ électriqueThis work is a contribution to the study of the interaction between hydrogenated amorphous silicon (a-Si:H) thin films and hydrogen plasma in a PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) reactor. The kinetics of silicon etching by atomic hydrogen is monitored in situ by UV - visble ellipsometry .Several plasma parameters (temperature, RF power, H2 gas pressure, the doping of the material) that may impact the kinetics were probed. An analysis of the spectroscopic ellipsometry spectra, thanks to an appropriate optical model, allowed evidencing their effects on the time constant, the thickness and the hydrogen excess of the H-modified layer.The same hydrogen plasma treatment repeated on i/p and i/n H base junctions revealed a particular behavior of the etching kinetics in the junction zone. This effect is interpreted in the frame of a simple of hydrogen diffusion model under an electric field
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AKA, BOKO. "Photodecomposition sensibilisee au mercure du monosilane (hg-photo-cvd) : application au depot en couches minces de silicium amorphe hydrogene (a-si : h)". Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 1989. http://www.theses.fr/1989STR13026.
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L'etude fondamentale des parametres mis en jeu montre que la limitation de la quantite de cilane decompose et la formation importante d'hydrogene doivent etre associees a un mecanisme chimique en phase gazeuse et a la surface plutot qu'a la diminution de la transparence de la fenetre d'entree consecutive au depot du film si. Il est ainsi mis en evidence que la quantite relative de si depose est tres importante aux basses pressions et que la vitesse de depot peut etre accrue en operant a forte intensite lumineuse. La qualite des couches depend fortement des conditions de preparation, en particulier de la temperature du support. Les couches obtenues ont des proprietes essentielles pour la fabrication de dispositifs photovoltaiques et microelectroniques de dimensions reduites et a bon marche
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Russo, Florence. "Matériaux multicaloriques : Application à de nouveaux systèmes de refroidissement". Thesis, Lyon, INSA, 2015. http://www.theses.fr/2015ISAL0097/document.
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Le domaine du refroidissement est en constante expansion, le système actuel est basé sur la compression/décompression des fluides. Face aux problèmes environnementaux et économiques que ce système présente (natures des fluides frigorigènes et leurs recyclages, nuisances sonores et vibratoires, réglementations contraignantes), de nouvelles solutions techniques alternatives émergent. Ainsi ce travail de thèse porte sur de nouveaux systèmes de refroidissement basés sur les effets électrocalorique et magnétocalorique, respectivement présents dans des films minces de polymère fluoré et dans des composites à matrice polymère et à charges magnétocaloriques. A travers des caractérisations physico-chimiques, électriques, électrocaloriques et magnétocaloriques ces travaux se proposent d’identifier l’origine de l’effet électrocalorique dans des films minces de terpolymère P(VDF-TrFE-CTFE) ferroélectrique relaxeur, mais également d’étudier l’influence de la dispersion des particules magnétocaloriques La(Fe,Si)H dans une matrice polymère de poly(propylène) sur le phénomène magnétocalorique. De plus, dans le cadre de cette thèse, un appareil de mesure directe de l’effet électrocalorique a été développé avec le Dr. Basso de l’INRIM de Turin. La comparaison avec la méthode de mesure indirecte permet d’aborder ce phénomène d’un point de vue thermodynamique afin de faire le point sur la validité des hypothèses thermodynamiques utilisées dans le cas d’un polymère ferroélectrique relaxeurThe cooling sector is in constant expansion, the current system is based on the compression/decompression of fluids. In front of environmental and economic problems of this system (nature of frigorigen fluids and their recycling, noise and vibration issues, restrictive regulations), new alternative technological solutions emerge. Thus this thesis provides new cooling systems based on the magnetocaloric and electrocaloric effects respectively present in thin films of fluoropolymer and composites with polymer matrix and magnetocaloric loads. Through physicochemical, electrical, electrocaloric and magnetocaloric characterizations, this work intends to identify the origin of electrocaloric effect in thin terpolymer films P(VDF-TrFE-CTFE) which is a ferroelectric relaxor, but also to study the influence of the magnetocaloric particles La(Fe,Si)H dispersion in a polymer matrix of poly(propylene) on the magnetocaloric phenomenon. In addition, as part of this thesis, a direct measurement device of the electrocaloric effect was developed with Dr. Basso from the INRIM of Turin. The comparison with the indirect measurement method comes up with this phenomenon from a thermodynamic point of view to take stock of the validity of thermodynamic assumptions used in the case of a ferroelectric polymer relaxor
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Vergnat, Michel. "Hydrogénation d'alliages semi-conducteurs amorphes : Structure et propriétés électroniques des alliages amorphes hydrogènes SI::(1-X)SN::(X):H". Nancy 1, 1988. http://www.theses.fr/1988NAN10322.
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Les atomes d'hydrogène sont introduits dans les couches durant leur élaboration par évaporation. L'influence des paramètres de préparation est mise en évidence sur les propriétés physiques de couches de SI pur. Les alliages SI::(1-X)SN::(X) et SI::(1-X)SN::(X) : H peuvent être préparés à l'état amorphe dans une large gamme de compositions. Des études de diffraction électronique, de spectrométrie moessbauer et des mesures de densité massique montrent que ces alliages possèdent une structure tétraédrique. Cette méthode a également permis d'élaborer des multicouches SI/SI : H, de l'étain semiconducteur et de l'hydrure de titane
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Zhou, Rong-Quan, i 周榮泉. "Study on the fabrication and phase transformation of A-si: H thin films". Thesis, 1988. http://ndltd.ncl.edu.tw/handle/46664678686047656046.
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"Selective breaking of C-H bond using low energy hydrogen ion beam for the formation of ultra-thin polymer films". 2001. http://library.cuhk.edu.hk/record=b6073382.
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Xu Xiangdong."December 2001."
Thesis (Ph.D.)--Chinese University of Hong Kong, 2001.
Electronic reproduction. Hong Kong : Chinese University of Hong Kong, [2012] System requirements: Adobe Acrobat Reader. Available via World Wide Web.
Mode of access: World Wide Web.
Abstracts in English and Chinese.
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Lue, Ru-Mei, i 呂如梅. "The growth of a:C-H thin films on Si(100)and Si3N4 substrates and their physical property studies". Thesis, 2000. http://ndltd.ncl.edu.tw/handle/62408764371465859093.
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Agarwal, Gargi. "Electrochromic properties of Nb2O5 and (Nb2O5)1-y(T1O2)y thin films intercalated with Mg2+ and H+ions". Thesis, 2008. http://localhost:8080/iit/handle/2074/4337.
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Burlaka, Vladimir. "Critical thicknesses in Nb-H thin films: coherent and incoherent phase transitions, change of precipitation and growth modes and ultrahigh mechanical stress". Doctoral thesis, 2015. http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0028-87E9-A.
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Huang, Chao-Wei, i 黃朝偉. "Titania Thin Films and Multijunction Solar Cell in an H-type Photoreactor for Photocatalytic Water Splitting Reaction to Produce Hydrogen". Thesis, 2012. http://ndltd.ncl.edu.tw/handle/30822667241467949619.
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博士國立臺灣大學
化學工程學研究所
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Nowadays, humans face two crises: energy shortage and global warming. In order to meet the energy demand, it is imperative for us to search for an alternative energy. Solar energy in the form of hydrogen is the ultimate energy that could overcome these difficulties. Hydrogen not only is a medium for storing solar energy, but also a clean and recyclable energy source. In this study, titania thin films and multijunction solar cell were used as the photocatalysts or photoelectrodes to produce hydrogen via photocatalytic water splitting reaction in an H-type reactor. Titania is one of the popular photocatalyst materials. Under the irradiation of light with energy greater than bandgap, the photocatalyst would generate electron-and-hole pairs. These electrons and holes will reduce and oxidize water to form hydrogen and oxygen, respectively. In our study, TiO2 thin films were prepared by electron beam induced deposition, evaporation induced self-assembling, radio-frequency sputtering and high temperature RF sputtering methods. The material properties were characterized by X-ray diffraction to reveal the crystallinity, scanning electron microscope to observe the surface morphology, energy dispersive spectrometry to analyze the chemical composition, and UV-Vis absorption spectrometry to check the light absorbance of the prepared TiO2 thin films. The photoelectrochemical property of the TiO2 thin films were investigated with a potentiostat. To prepare the photoelectrode for the water-splitting reaction, TiO2 thin film was deposited on side of Ti substrate while Pt thin film was coated on the opposite side to form the TiO2/Ti/Pt structure. By using an H-type reactor system to carry out water splitting reaction, hydrogen and oxygen were produced separately, eliminating additional separation process. The evolved gases were then detected by a GC analyzer. From the experimental results, the TiO2 thin film prepared by high-temperature RF sputtering method shows the highest photoactivity. To further enhance the hydrogen yield, triple junction solar cell was incorporated into the H-type reactor system to conduct water-splitting reaction in which hydrogen and oxygen was generated at the cathode and anode, respectively. In addition, Na2SO4 was used as the electrolyte solution in both compartments of the H-type reactor. This not only eliminates the chemical bias often applied for the water-splitting reaction, but also prevents the corrosion problem of the anode surface. Most importantly, the produced hydrogen-to-oxygen ratio reaches the stoichiometric ratio of water, which is 2:1.
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Wagner, Stefan. "Dünne Palladium-Wasserstoff-Schichten als Modellsystem: Thermodynamik struktureller Phasenübergänge unter elastischen und mikrostrukturellen Zwangsbedingungen". Doctoral thesis, 2014. http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0022-6048-1.
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In dieser Arbeit wurde am Modell der Hydridbildung in Wasserstoff-beladenen, 5 nm bis 2000 nm dünnen Palladium-Schichten der Einfluß der Schichtdicke sowie mikrostruktureller und elastischer Zwangsbedingungen auf die Thermodynamik von Phasenübergängen 1. Ordnung untersucht. Grundlage der Untersuchungen ist eine H-induzierte Volumendehnung des Palladiums, die infolge eines Konzentrationshubs ∆c_H bei der Hydridbildung sprunghaft erfolgt. Aus der Volumendehnung resultieren an der Schicht-Substrat-Grenzfläche und an inneren Grenzflächen wie Phasen- und Korngrenzen hohe mechanische Spannungsgradienten, die additiv zum chemischen Potential μ_H des Wasserstoffs beitragen und die Stabilität der Hydridphase verändern. Der Einfluß mechanischer Spannungen auf das chemische Potential wird durch die Mikrostruktur der Schichten modifiziert, die unterschiedliche H-Einlagerungsplätze im Palladium-Gitter mit einem Spektrum unterschiedlicher Platzenergien bereitstellt und die Kanäle eines möglichen Spannungsabbaus durch plastische Deformation der Schichten bestimmt.
Ziel dieser Arbeit war es, die sich überlagernden Einflüsse der Mikrostruktur und mechanischer Spannungen auf die Thermodynamik der Hydridbildung experimentell zu separieren und aus ihnen resultierende Abweichungen von der Thermodynamik des massiven Pd-H-Systems unter Bezugnahme auf thermodynamische Modellvorstellungen zu quantifizieren.
Durch gezielte Wahl der Herstellungsbedingungen präparierte Pd-Schichten texturiert nanokristalliner, multi-orientiert polykristalliner und epitaktischer Mikrostruktur wurden schrittweise mit Wasserstoff beladen. H-induzierte Änderungen des Spannungszustands, die Hydridbildung und plastische Änderungen der Schichten wurden in-situ insbesondere mit Methoden der Röntgendiffraktometrie, durch die Messung der Substratverbiegung, des elektrischen Widerstandes, der akustischen Emission der Schichten sowie mittels STM und Proton-Proton-Streuung untersucht.
Hinsichtlich mikrostruktureller Änderungen der Schichten bei H-Beladung wurden Kaskaden kritischer Schichtdicken und Spannungszustände des Einsetzens plastischer Deformation gefunden. Bereits im Bereich der elastischen Schichtdehnung wurden diskrete Relaxations-Ereignisse beobachtet, die auf die Bewegung intrinsischer Defekte zurückgeführt wurden. Für Schichtdicken unterhalb von 22-34 nm wurde ein neuer Typ eines partiell kohärenten Phasenübergangs belegt, bei dem die Phasengrenzflächen während des gesamten Phasenübergangs kohärent verbleiben.
Unter dem Einfluß der unterschiedlichen Mikrostrukturen und Spannungszustände der Schichten wurde eine signifikante Reduktion der elastischen H-H-Wechselwirkung – der Triebkraft der Hydridbildung – um 20-50 % gegenüber dem massiven System belegt. Für die Schichten beträgt E_HH 15-30 kJ/mol_H, während im massiven System E_HH = 36.8 kJ/mol_H. Der elastische Beitrag zur Reduktion der H-H-Wechselwirkung beträgt 2-5 kJ/mol_H. Er wächst für partiell kohärente Entmischung rasch an. Die entsprechenden Hydridbildungsenthalpien sind in Schichten um bis zu 3 kJ/mol_H erhöht. In lokal durch Faltenbildung relaxierten Schichten kann dies das räumliche Nebeneinander der α-Phase in haftenden Schichtbereichen und der Hydridphase in den Falten erzwingen.
Darüber hinaus wurde gezeigt, daß die Druck-Konzentrations-Isothermen dünner Pd-H-Schichten im Bereich des Phasenübergangs unter dem Einfluß nicht-linearer mechanischer Spannungen eine stetige Steigung aufweisen können. Dies macht eine Modifikation der Grenzbedingung zur Bestimmung der kritischen Temperatur der Hydridbildung erforderlich, bei der die Steigung ∂μ_H/∂c_H | T=T_c explizit ausgewertet wird. Die resultierenden kritischen Temperaturen der Pd-H-Schichten sind bis zu 40 % gegenüber dem massiven System reduziert. T_c ist 340-490 K für die Schichten, während T_c = 563 K für das massive System. In allen Schichten wurde bei 300 K noch immer ein Phasenübergang gefunden.
Insgesamt ließen sich die beobachteten Änderungen der Thermodynamik zumeist direkt an die Mikrostruktur und den Spannungszustand der Schichten koppeln, während allein an die Schichtdicke gebundene Finite-Size-Effekte bei den untersuchten Schichten von untergeordneter Bedeutung sind.
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Wu, Chung-Lin, i 吳宗霖. "Stuty on Hydrogenated Amorphous Silicon Thin Film Transistors for H+ Ion Sensing". Thesis, 1999. http://ndltd.ncl.edu.tw/handle/62800626875565591552.
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碩士中原大學
電子工程學系
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Abstract In recent years, the amorphous silicon was extensively used in the photo detector, solar cell and TFT display. This thesis will develop a new chemical sensor - ion sensitive thin film transistor (ISTFT), based on the amorphous silicon thin film transistor. The thesis is based on plasma enhance chemical vapor deposition system (PECVD). The main subject of this thesis as follows: The First objective in this thesis is the presentation of a new ISFET structure using a metal as light shield. Because that convention ISFET is a open gate MOSFET-base sensor, light will penetrate into the silicon substrate to generate excess electron-hole pairs. The above phenomenon can not be eliminated completely under the room light condition, Using this structure, the ISFET light sensitivity can be eliminated completely under the room light condition and can maintain the linear pH response. The second objective in this thesis is to develop new application for a-Si:H TFTs, top gate TFT's used as basic device for sensor application have been fabrication in this thesis. First, the physics and operation of the thin film transistors such as: the characteristics of a-Si:H layer (the FTIR analysis), the characteristics of SiN layer ( breakdown voltage, dielectric constant, pH-sensitivity and influence on performance and reliability of top gate TFT using SiN gate insulator), ohmic contact of n -a-Si:H layer (heat treatments, transmission line model), metal-insulator-semiconductor capacitors and the electric characteristics of top gate thin film transistors will be discussed. Then, we developed new technology of package and followed the structure of ISFET with a metal light shield to develop the ion sensitive thin film transistors (ISTFTs) with a metal light shield. The last contribution in this thesis is a easy method to fabricate reference electrode of ISFET. The characteristics of self-made reference electrode (such as: the stability, accuracy and life time ) will be discussed and compared with commercial reference electrode.
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Lee, Ming-Chih, i 李明智. "Study on Titanium Dioxide Thin Film of Extended Gate H+ Ion-Sensitive Field-Effect Transistor by Sol-Gel Method". Thesis, 2005. http://ndltd.ncl.edu.tw/handle/61012460037533373511.
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碩士大葉大學
電機工程學系碩士班
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In this study, an extended-gate ion-sensitive structure was fabricated by sol-gel deposited TiO2 over transparent conducting oxides (ITO). The as-synthesized sol-gel TiO2 stock solution was spin-coated uniformly on the ITO glasses at 5000rpm followed by oxygen-rich annealing at 200~500oC. The as-deposited sol-gel films were characterized by atomic force microscopy(AFM), X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscope equipped with energy-dispersive spectroscopy (SEM-EDS), Auger electron spectroscopy(AES), Fourier-transform Infrared spectroscopy(FTIR) , UV/VIS spectroscopy, etc. Besides, a Keithley 236 source measure unit was used to evaluated the TiO2/ITO/glass extended-gate ion-sensitive structure under constant voltage constant current analogue (CVCC) for the different concentration of H+ ions. The results shows that the sensitivity of the structure, TiO2/ITO/glass is 61.26 mV/pH and declined to 53.86 mV/pH as the annealing temperature is increased from 200oC to 500oC. On the contrary, for the alternative structure, TiO2/glass/Al, the sensitivity is increased from 29.22 mV/pH to 62.68 mV/pH as the annealing temperature is increased from 200oC to 500oC. Three topics are investigated in more detail: (1).the parameters which are closely related to the sensitivity and the performance of the extended-gate ion-sensitive structures, such as the annealing ambient, the pre-bake and annealing temperature and the process duration, (2).factors which are vital to, (3).the sensitivity of the as-prepared extended-gate structures in buffer solutions of various hydrogen ions concentration.
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Li, Yi-Huang, i 李毅煌. "High-temperature Performances of The Spectrally Selective CrN(H)/CrN(L)/CrON/AlO Tandem Absorption Thin Film Prepared by Reactive Magnetron Sputtering". Thesis, 2014. http://ndltd.ncl.edu.tw/handle/raxtbw.
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碩士國立虎尾科技大學
材料科學與綠色能源工程研究所
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CrN and CrON films exhibit excellent chemical and thermal stabilities at high-temperature applications. Spectrally selective CrN(H)/CrN(L)/CrON/AlO tandem absorbers were deposited on stainless steel (SS) substrates by reactive magnetron sputtering for high-temperature solar performance. The refractive indexes of the CrN(H), CrN(L), CrON and AlO films were obtained by using an ellipseometer. The chemical composition and structure of the studied films were characterized using field-emission scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, energy-dispersive x-ray spectrometry, and grazing-incidence x-ray diffraction. The ultraviolet/visible/near-infrared and fourier-transform infrared spectrophotometers were used to measure the optical properties of SS/CrN(H)/CrN(L)/CrON/AlO tandem absorbers. The effect of the thickness of stacking films on the optical properties and the high-temperature thermal stability of SS/CrN(H)/CrN(L)/CrON/AlO tandem absorbers were investigated. Experimental results show that the optimal SS/CrN(H)/CrN(L)/CrON/AlO tandem absorber displays a high absorptivity (α) of 0.935 and a low emissivity (ε) of 0.03. The optical properties of this absorber was stable (α/ε = 0.920/0.01) after heating at 400°C in air for 216 h, indicating that the SS/CrN(H)/CrN(L)/CrON/AlO tandem absorber exhibited superior thermal stability.
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CHEN, ZHI-YANG, i 陳志洋. "The effect of graded-gap and barrier layer structure on the electroluminescence propevties of a-sic: H P-I-N thin-film light emitting diode". Thesis, 1992. http://ndltd.ncl.edu.tw/handle/77480092752820881157.
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Βάγια, Μαριαλένα. "Σθεναρός έλεγχος ηλεκτροστατικών μίκρο-επενεργητών". Thesis, 2009. http://nemertes.lis.upatras.gr/jspui/handle/10889/1722.
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Στην παρούσα διδακτορική διατριβή αναλύθηκαν και μελετήθηκαν διάφορα συστήματα (ΗμΕ) προκειμένου να παρουσιαστεί η μοντελοποίηση τους. Κατά τη μοντελοποίηση αυτή, μελετήθη-καν τα χαρακτηριστικά τους και αναλύθηκε η συμπεριφορά τους. Στη συνέχεια, αναπτύχθηκαν νόμοι ελέγχου, οι οποίοι εφαρμόστηκαν στα συστήματα των ΗμΕ προκειμένου να επιτευχθεί ο έλεγχος της συμπεριφοράς τους.
Αναλυτικότερα τα ζητήματα με τα οποία ασχολήθηκε η διατριβή αυτή παρουσιάζονται παρακάτω. Αρχικά πραγματοποιήθηκε η μοντελοποίηση των κάτωθι συστημάτων ΗμΕ: α) ένα σύστημα ΗμΕ του κυρίαρχου βαθμού ελευθερίας, β) ένα σύστημα ΗμΕ δύο βαθμών ελευθερίας και γ) ένα σύστημα ΗμΕ του κυρίαρ-χου βαθμού ελευθερίας στη μοντελοποίηση του οποίου λαμβάνεται υπόψιν η παρουσία του αέρα.
Στη συνέχεια της διδακτορικής αυτής παρουσιάζονται και αναλύονται οι ελεγκτές οι οποίοι αναπτύχθηκαν και χρησιμοποιήθηκαν για τη μελέτη των συστημάτων αυτών και οι οποίοι είναι οι εξής: α) ένας Σθεναρός PID ελεγκτής, β) ένας Σθεναρός Η-infinity ελεγκτής, γ) ένας Σθεναρός Διακοπτικός PID ελεγκτής και δ) ένας H-infinity ελεγκτής προκαθορισμένων κερδών. Από την εφαρμογή των προτεινόμενων νόμων ελέγχου στα συστήματα ΗμΕ προκύπτουν τα αποτελέσματα της διδακτορικής αυτής διατριβής. Τα αποτελέσματα αυτά χωρίζονται σε δύο κατηγορίες. Αρχικά σε αυτά που αφορούν τη συμπεριφορά και τα χαρακτηριστικά των συστημάτων των ΗμΕ και στη συνέχεια σε αυτά τα οποία σχετίζονται με την εφαρμογή των νόμων ελέγχου στα συστήματα των ΗμΕ. Η κύρια συνεισφορά της διδακτορικής διατριβής αναφέρεται τόσο στην πρόταση νέων τεχνικών ελέγχου για τα συστήματα των ΗμΕ καθώς και η εφαρμογή με επιτυχία των τεχνικών αυτών στα συστήματα τα οποία μελετήθηκαν κατά τη διεκπόνηση της διατριβής.In the present Phd thesis different systems of Electrostatic micro Actuators (EmA) have been presented and analyzed. During the modeling process the systems have been observed in order to provide the special characteristics and the special behavior of each model. In addition special control laws have been presented in order to control the movement of the movable parts of the EmAs. In general the main issues of this PhD thesis are presented in the sequel. Firstly the modeling of the following EmAs is presented: a) an EmA whose one plate is moving parallel to the x-axis b) an EmA whose plate is moving parallel to the x-axis and is also making an angular rotation c) an EmA system with squeezed film damping effects (presence of air between the moving surfaces). In the sequel the control laws that have been designed for the aforementioned systems are presented. The designed controllers are: a) a Robust PID controller b) a Robust Switching PID controller c) a robust Η-infinity controller and d) a robust Gain Scheduled H-infinity controller. In the last part of this thesis, the simulation results are presented concering both the behavior of the systems as well as the results provided by the application of the control laws.