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Elektrische Qualifikation von CIGS-Dünnschichts...
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Solarzellen sind gefragt wie nie. Marktführer ist nach wie vor die Solarzelle aus kristalinem Silizium. Der Rohstoff Silizium wird jedoch aufgrund der großen Nachfrage immer teurer. Eine gute Alternative dazu sind Dünnschichtsolarzellen aus CIGS (CuInGaSe2) wegen des geringen Rohstoffgebrauchs und der hohen erzielten Wirkungsgrade. Neben einer hohen Effizienz werden an Solarzellen hohe Anforderungen an die Langzeitstabilität gestellt. Testverfahren, die Aussagen über das Langzeitverhalten liefern, müssen die Besonderheiten der verwendeten Materialien berücksichtigen. Im Folgenden werden deshalb automatisierte Testverfahren und Möglichkeiten der elektrischen Charakterisierung von CIS-Dünnschichtsolarzellen vorgestellt. Die Diplomarbeit besteht aus dem Erstellen eines geeigneten Testaufbaus, der Entwicklung von bestimmten Testverfahren zur Qualifikation der Solarzellen und der Auswertung dieser Tests. Schwerpunkte sind: Automatisierung, Lebensdauer bzw. Langzeitverhalten, Light soaking, Durchbruchverhalten, Elektrische Simulation eines Moduls

Anbieter: buecher
Stand: 05.07.2020
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Elektrische Qualifikation von CIGS-Dünnschichts...
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Solarzellen sind gefragt wie nie. Marktführer ist nach wie vor die Solarzelle aus kristalinem Silizium. Der Rohstoff Silizium wird jedoch aufgrund der großen Nachfrage immer teurer. Eine gute Alternative dazu sind Dünnschichtsolarzellen aus CIGS (CuInGaSe2) wegen des geringen Rohstoffgebrauchs und der hohen erzielten Wirkungsgrade. Neben einer hohen Effizienz werden an Solarzellen hohe Anforderungen an die Langzeitstabilität gestellt. Testverfahren, die Aussagen über das Langzeitverhalten liefern, müssen die Besonderheiten der verwendeten Materialien berücksichtigen. Im Folgenden werden deshalb automatisierte Testverfahren und Möglichkeiten der elektrischen Charakterisierung von CIS-Dünnschichtsolarzellen vorgestellt. Die Diplomarbeit besteht aus dem Erstellen eines geeigneten Testaufbaus, der Entwicklung von bestimmten Testverfahren zur Qualifikation der Solarzellen und der Auswertung dieser Tests. Schwerpunkte sind: Automatisierung, Lebensdauer bzw. Langzeitverhalten, Light soaking, Durchbruchverhalten, Elektrische Simulation eines Moduls

Anbieter: Dodax
Stand: 05.07.2020
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Wachstum und Charakterisierung von (Al,Ga,In)N-...
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Im Mittelpunkt dieser Arbeit stehen die Herstellung und die Charakterisierung von Halbleiter- Heterostrukturen der Gruppe-III-Nitride, welche für einen Einsatz in Lichtemittern im grünen Spektralbereich bestimmt sind. Das Wachstum der Halbleiterschichten erfolgt dabei mittels Metallorganischer Gasphasenepitaxie sowohl auf der konventionellen c-plane Fläche der Wurtzitstruktur als auch auf nicht- oder semipolaren Oberflächen, die in den letzten Jahren zunehmend an Bedeutung gewonnen haben.Im ersten Teil der Arbeit werden Ergebnisse an c-plane GaInN/GaN QW-Strukturen mit hohen Indium-Gehalten vorgestellt. Dabei wurde untersucht, wie die Qualität von hoch-In-haltigen QW-Strukturen durch verschiedene Wachstumsparameter sowie die Wahl des Substrats beeinflusst wird. Es zeigt sich, dass eine verspannungsinduzierte Bildung von Defekten in der aktiven Zone die Hauptursache für die starke Abnahme der Effizienz im grünen Spektralbereich sein könnte. In Experimenten zur Temperaturstabilität von GaInN/GaN QW-Strukturen wurde zudem beobachtet, dass das Wachstum einer Deckschicht bei hohen Temperaturen zu einer Degradation der QWs führen kann. Auch in diesem Fall deutet sich an, dass die zusätzliche Bildung von Defekten, die während des Deckschichtwachstums erfolgt, wiederum verspannungsinduziert ist.Der zweite Teil der Arbeit ist dann der Untersuchung von nitridbasierten Halbleiter-Heterostrukturen auf nicht- und semipolaren Oberflächen der Wurtzitstruktur gewidmet. Beim Wachstum von GaInN/GaN QW-Strukturen wurde beobachtet, dass unter identischen Wachstumsbedingungen die Wachstumsraten sowie der Indium-Einbau auf den nichtpolaren Oberflächen (a-plane und m-plane) vergleichbar sind mit denen auf der konventionellen c-plane Oberfläche. Auf der semi-polaren (1122) Fläche deutet sich hingegen ein etwas höherer Indium-Einbau an.In der Analyse der optischen Eigenschaften zeigt sich anhand der Übergangsenergien sowie der Rekombinationsdynamik, dass der Einfluss des elektrischen Feldes in den nichtpolaren QW-Strukturen tatsächlich verschwindet. Darüber hinaus zeigen die optischen Experimente, dass in QW-Strukturen auf m-plane SiC, die eine hohe Stapelfehlerdichte aufweisen, an den Kreuzungspunkten zwischen Stapelfehlern und QWs quantendrahtartige Strukturen ausgebildet werden, die eine effektive strahlende Rekombination der Ladungsträger ermöglichen.Desweiteren wurden die Polarisationseigenschaften von nicht- und semipolaren Quantenfilm- Strukturen untersucht. Dabei konnte beobachtet werden, dass auf bulk GaN-Substraten die Polarisationsanisotropie von m-plane GaInN QWs mit zunehmendem Indium-Gehalt ansteigt. Dieser Anstieg des Polarisationsgrades geht auf die größere Verspannung mit zunehmendem Indium-Gehalt zurück, die zu einer stärkeren Aufspaltung der obersten Valenzbäder führt. Auf m-plane 6H-SiC-Substraten wird jedoch in allen QW-Strukturen ein sehr hoher Polarisationsgrad von 90 % oder mehr beobachtet. Dieser Effekt ist auf eine stark anisotrope Verspannung der QW-Strukturen zurückzuführen, welche zu einer starken Aufspaltung der obersten Valenzbänder und damit zu eben diesen hohen Polarisationsgraden führt.

Anbieter: Dodax
Stand: 05.07.2020
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Dünnfilmuntersuchungen funktionaler Polymere un...
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Organische Elektronik wie beispielsweise organische Solarzellen, organische Leuchtdioden (OLEDs) oder organische Feldeffekt Transistoren (OFETs) weisen gegenüber ihren anorganischen Konkurrenzprodukten die Vorteile einer kosten- und energiegünstigeren Herstellung sowie eines flexibleren Designs sowohl der eingesetzten Materialien als auch der fertigen Devices auf. Ein Nachteil der organischen Systeme besteht in der geringeren Effizienz im Vergleich zu den anorganischen Produkten.Sowohl bei organischen Solarzellen als auch bei OLEDs ist die aktive Schicht, also der Ort der Umwandlung von eingestrahltem Licht in elektrische Energie bzw. von elektrischer Energie in emittiertes Licht, sehr dünn (üblicherweise < 100 nm).Als typische Donormaterialien in organischen Solarzellen werden konjugierte, halbleitende Polymere wie Poly-(3-hexylthiophen) (P3HT) und Polyparaphenylenvinylen-Derivate eingesetzt. Als Akzeptormaterialien kommen Fullerenderivate wie [6,6]-Phenyl-C61-buttersäuremethylester (PCBM) oder auch anorganische Komponenten wie Cadmiumselenid oder Zinkoxid zum Einsatz. Charakteristisch für die als Donormaterialien eingesetzten konjugierten Polymere ist ihr halbleitender Charakter. Weiterhin liegen diese Materialien meist teilkristallin vor, ihre Kristallinität kann durch geeignete Methoden gesteuert werden.Für eine potentielle Optimierung der aktiven Schichten und einer damit einhergehenden Effizienzsteigerung organischer Elektronik ist ein grundlegendes Verständnis der Strukturbildung der eingesetzten Komponenten notwendig.Die Untersuchungen in dieser Arbeit befassen sich mit funktionalen konjugierten Polymeren in dünnen Filmen. Im Fokus stehen die Strukturbildung sowie die Kristallisation der eingesetzten Materialien in dünnen Filmen. Filme wurden hauptsächlich mittels Spincoating präpariert. Dabei wird dem Polymer- Lösungsmittel-System das Lösungsmittel sehr schnell entzogen, bei den so hergestellten dünnen Filmen wird daher nicht die Gleichgewichtsmorphologie, sondern eine kinetisch eingefrorene Morphologie beobachtet. Durch anschließendes Tempern der Filme, beispielsweise durch erhöhte Temperatur oder in kontrolliertem Lösungsmitteldampf erhalten die Polymerketten erhöhte Mobilität und Strukturbildung kann stattfinden.Die Polymere und die daraus erhaltenen Filme wurden mittels diverser Methoden untersucht. UV/Vis- Spektroskopie eignete sich nicht nur zur Charakterisierung der optischen Eigenschaften der konjugierten Polymere, vielmehr konnte im Fall von P3HT aufgrund unterschiedlicher Absorptionsspektren in Lösung und kristallinen Filmen die Kristallisation des Polymers beim Tempern in-situ verfolgt werden. Die Phasenseparation verschiedener Blockcopolymere in Volumenproben (Bulk) wurde mittels Röntgenbeugung (SAXS) untersucht. Die Untersuchung der Morphologie der dünnen Polymerfilme erfolgte hauptsächlich über Rasterkraftmikroskopie (AFM). Ergänzend hierzu wurden auch Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) (inkl. Selected Area Elektronen Diffraktometrie, SAED), Rasterelektronenmikroskopie (REM) sowie optische Methoden (Lichtmikroskopie) eingesetzt.Die Arbeit gliedert sich in drei Abschnitte. Im ersten Teil wurden drei niedermolekulare P3HTs, welche sich in ihrer Molmasse und Molmassenverteilung unterschieden, untersucht. Durch Tempern der präparierten dünnen Filme konnten großflächige kristalline Bereiche erzeugt werden. Die einzelnen Polymerketten bildeten hierbei lamellenartige Strukturen, welche abwechselnd aus kristallinen und amorphen Teilbereichen bestehen. Es konnten in Abhängigkeit des untersuchten Polymers zwei verschiedene Orientierungen der Polymerketten relativ zum Substrat beobachtet werden: Die sogenannte Edge-on- Orientierung sowie die Flat-on-Orientierung, welche in der Literatur für P3HT bisher nur wenig beschrieben wurde. Neben einer umfassenden Charakterisierung der erhaltenen Morphologien wurden durch Feldeffekt-Transistor-Untersuchungen Ladungsträgermobilitäten in Abhängigkeit der Lamellenorientierung bestimmt.Im zweiten Teil fokussiert die Arbeit auf die Untersuchung des hochmolekularen Polymers P3TC16, welches ein Polythiophenderivat mit Alkylthiophen-Seitenkette darstellt. Dieses Polymer ist nur in hochsiedenden Lösungsmitteln bei erhöhten Temperaturen löslich. Je nach Präparationsmethode der dünnen Filme, entweder durch Spincoating aus heißer Lösung oder Abscheidung nach Kristallisation des Polymers durch kontrollierte Abkühlung in verdünnter Lösung, konnten verschiedene Dünnfilmmorphologien erhalten und charakterisiert werden. Bei kontrolliert kristallisierten Proben wurde nicht nur eine deutlichere Kontrolle der Kettenorientierung, sondern auch eine besser charakterisierbare Feinstruktur beobachtet.Im dritten Teil der Dissertation wurden Blockcopolymere untersucht. Diese waren aus einem konjugierten, teilkristallinen Block, P3HT oder Polyparaphenylenvinylen (PPV) und einem nicht-funktionalen amorphen Block, Polymilchsäure (PLA) oder Poly-4-vinylpyridin (P4VP), aufgebaut. Neben der Kristallisation des konjugierten Blocks führt die Phasenseparation zwischen amorphem und kristallinem Block zu einer weiteren Möglichkeit der Selbstorganisation der Blockcopolymere, welche durch ein Wechselspiel der beiden Effekte gekennzeichnet ist. Durch Variation der Temperbedingungen und Wahl geeigneter Lösungsmittel bei Kristallisation in kontrollierter Lösungsmittelatmosphäre konnten in dünnen Filmen unterschiedliche Morphologien erhalten werden: Bei Polymeren P3HT-b-P4VP dominierte bei Verwendung von Chloroform die Kristallisation des P3HT-Blocks die Phasenseparation des Blockcopolymers, so dass fibrillare Strukturen erhalten wurden. Bei Einsatz von CS2 gewann die Mikrophasenseparation deutlich an Einfluss und dominierte die beobachtete Morphologie. Im System PPV-b-PLA werden bei Kristallisation lamellare Strukturen beobachtet, die alternierend aus den beiden unterschiedlichen Blöcken aufgebaut waren. In Abhängigkeit des Blockverhältnisses PPV zu PLA waren die erhaltenen Lamellen in dünnen Filmen parallel oder senkrecht zum Substrat orientiert.Erste Untersuchungen zur Funktionalisierung der amorphen Blöcke wurden durchgeführt. PLA ließ sich nach Einstellung senkrecht zum Substrat orientierter Lamellen mittels alkalischer Lösung abbauen. In ersten Versuchen konnten die entstandenen Hohlräume elektrochemisch mit Platin gefüllt werden. PVP zeigt eine hohe Affinität zu Zinkoxid. In ersten Modellversuchen konnte gezeigt werden, dass die PVP-Phase von Blockcopolymeren selektiv und in situ mit diesem Akzeptormaterial funktionalisierbar ist.

Anbieter: Dodax
Stand: 05.07.2020
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Experimentelle Untersuchungen zur Partikelabsch...
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In der vorliegenden Arbeit wird ein Ansatz vorgestellt, eine qualitative und quantitative Charakterisierung der Abscheidung luftgetragener Partikeln im PM 10-Größenbereich an Einzelpflanzen bzw. Pflanzenteilen verschiedener Arten sowie deren Resuspension von Blattoberflächen bei der Abwaschung unter aktiver Beregnung sowie windbedingt in der ersten Näherung zu bearbeiten.Als Untersuchungsobjekte wurden Vertreter von 13 stadttypischen Pflanzenarten eingesetzt. Als Teststäube wurden hydratisiertes Aluminiumoxid PURAL NF und fein gemahlenes Kalksteinpulver ULMER WEISS XMF verwendet.Die Simulation der zu untersuchenden Vorgänge erfolgte in den eigenständig konzipierten, gefertigten und optimierten Anlagen bei dis- bzw. kontinuierlicher Aerosolerzeugung. Die Partikelmessung erfolgte mit optischen, abbildenden und gravimetrischen Methoden.Mit dieser Arbeit wurden zum ersten Mal die alleine durch Pflanzen hervorgerufenen Abscheidegrade, u. a. der spezifische flächenbezogene Gesamtabscheidegrad, bezüglich Feinstaub im PM 10-Größenbereich bei geringen Geschwindigkeiten erfasst. Weiterhin wurden zum ersten Mal die durch die Resuspension bewirkten größenbezogenen Reinigungsgrade der Blattoberflächen erfasst. Dadurch ist es gelungen, die zu untersuchenden wind- bzw. niederschlagsbedingten Vorgänge im Hinblick auf die größenbezogene Effizienz miteinander zu vergleichen.Durch die richtungweisenden Untersuchungen mit zwei unterschiedlichen Verfahren wurde quantitativ nachgewiesen, dass mit der windbedingten Partikelresuspension von Blattoberflächen sowohl bei turbulenten als auch bei laminaren Strömungsverhältnissen zu rechnen ist.In dieser Arbeit wurden mögliche Szenarien zur Übertragung der im Labor gewonnenen Ergebnisse auf die reale Situation entwickelt.Aus der vorliegenden Arbeit ist abzuleiten, dass einerseits bei geringen Strömungsgeschwindigkeiten im Bereich 0,005. 0,03 ms -1 an Blattoberflächen eine nennenswerte größenselektive Partikelabscheidung im gesundheitsrelevanten PM 10-Größenbereich erreicht wird. Andererseits lässt sich die Resuspension der Partikeln von Blattoberflächen insgesamt im Größenbereich ab 5 µm aufwärts nachweisen. Medizinisch betrachtet sind die an den Blattoberflächen verbleibenden Fraktionen die vergleichsweise schädlichsten. Dieses physikalische Phänomen bekräftigt also den Sinn der innerstädtischen Bepflanzung als eine feinstaubsenkende Maßnahme.

Anbieter: Dodax
Stand: 05.07.2020
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Simulation und Verlustanalyse von lokal rücksei...
44,00 € *
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Nicht nur die Effizienz von Silicium-Solarzellen verzeichnet stetig Gewinne, auch die Komplexität der Solarzellen nimmt zu. Dieser Umstand verlangt nach Methoden, die den Zugang zum Verständnis der Physik dieser Solarzellen erleichtern. Inhalt dieser Arbeit ist daher die umfassende numerische Simulation zum Zwecke der Charakterisierung und Optimierung lokal rückseitenkontaktierter Solarzellen. Zudem dient die Simulation der Entwicklung von Modellen für physikalische Effekte, die für diese Solarzellen von großer Bedeutung sind. Durchweg wird die Simulationsplattform Sentaurus Device als Werkzeug zur Modellierung benutzt. Des Weiteren wird als zentrales Element die Freie-Energie-Verlustanalyse zur Aufbereitung der Simulationsergebnisse implementiert. Damit wird der Nutzen von Simulation und Modellierung zum besseren Verständnis physikalischer Vorgänge in der Solarzelle sowie zur Vorab- und begleitenden Optimierung von Solarzellenkonzepten in Forschung und Entwicklung demonstriert.

Anbieter: Dodax
Stand: 05.07.2020
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Elektrische Charakterisierung passivierender Gr...
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Hoch-effizienz Silizium-Solarzellen benötigen eine exzellente Oberflächenpassivierung. Die beste Oberflächenpassivierung wird aktuell mit dielektrischen Schichten wie SiO2, Al2O3 oder SiNx:H erzielt. Diese Schichten erzielen eine hervorragende Feldeffektpassivierung durch die Bildung fester Ladungen, die die Minoritäten von der Grenzfläche abstoßen und damit die Oberflächenrekombination unterdrücken. Zusätzlich erreichen diese Schichten eine sehr gute chemische Passivierung durch defektarmes Aufwachsen und das Sättigen offener Bindungen, die als Rekombinationszentren agieren.Diese Arbeit befasst sich mit der elektrischen Charakterisierung der passivierenden Grenzflächen für Silizium-Solarzellen. Aufladungseffekte in den Al2O3-Passivierungsschichten werden systematisch untersucht und können kurzfristig die Feldeffektpassivierung verbessern. Das Einbringen sehr dünner SiO2- oder HfO2-Schichten in die Al2O3-Passivierung modifiziert sowohl die festen Ladungen als auch die eingefangenen Ladungen. Ein Zusammenhang zwischen beiden Effekten wird untersucht und es kann eine lineare Korrelation hergestellt werden. Strukturelle Änderungen des Al2O3 werden als Ursache dieses Verhaltens vermutet. Darüber hinaus zeigen die Messungen, dass die festen Ladungen im Al2O3 unmittelbar an die Grenzfläche mit dem Silizium und dem nativen Oxid gebunden sind. Wohingegen die Ausbildung der Haftstellen erst ab einer Schichtdicke von mehr als 0,5 nm beobachtet wird.Danach wird die Realisierung einer leitfähigen Passivierung auf der Basis von Al2O3- und TiO2-Schichten studiert. Die Einflüsse der Variation der Schichtstapel und der thermischen Nachbehandlung werden untersucht. Eine dünne Al2O3-Grenzschicht passiviert die Siliziumoberfläche, während die TiO2-Deckschicht eine hohe Leitfähigkeit erzeugt. Schichtstapel mit einer 5 nm Al2O3-Grenzschicht und einer 20 nm TiO2-Deckschicht erzielen die besten Ergebnisse und zeigen Potenzial zur Effizienzsteigerung von Silizium-Solarzellen.Zuletzt wird das Messverfahren BiasMDP entwickelt. Diese Methode erlaubt die Charakterisierung der Einflüsse der chemischen und der Feldeffektpassivierung auf Basis der Lebensdauermessung mit angelegter Spannung. Referenzmessungen bestätigten die Funktionalität der BiasMDP. 2-dimensionale Vermessungen an inhomogenen Passivierungen veranschaulichen die Möglichkeiten der Methode zur Prozesskontrolle in der Fertigung.Diese Thesen demonstrieren die Bedeutung der elektrischen Charakterisierung an Passivi.

Anbieter: Dodax
Stand: 05.07.2020
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Entwicklung eines hochauflösenden wellenlängend...
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Zur Charakterisierung von neuen Materialien und Ermittlung der Spezies stehen aufgrund schneller Forschungs- und Entwicklungszyklen in der Nanoelektronik zumeist keine Referenzmaterialien zur Verfügung. Mit kalibrierten, wellenlängendispersiven Detektionssystemen ist eine referenzprobenfreie Spektroskopie möglich, allerdings werden diese Spektrometer aktuell aufgrund ihrer geringen Effizienz und ihrer Baugröße mit Synchrotronstrahlung als Anregungsquellen eingesetzt. Deshalb war es Ziel dieser Arbeit, ein kompaktes, kalibrierbares Detektionssystem zu entwickeln, welches hohe Effizienz bei gleichzeitig hohem Auflösungsvermögen bietet. Durch ein neues Dispersionskonzept, die Doppel-Bragg-Reflexion, bei dem zwei Vollzylinderoptiken im Strahlengang eingesetzt werden, können ein kompaktes Design und ein hohes Auflösungsvermögen realisiert werden. Das entwickelte Spektrometer ermöglicht die chemische Speziation im Energiebereich von 2,4 keV bis 18 keV. Die Arbeit liefert einen Beitrag zur Kommerzialisierung von hochauflösenden, kompakten Detektionssystemen, die effizient und referenzprobenfrei die Charakterisierung von Materialien ermöglichen.

Anbieter: Dodax
Stand: 05.07.2020
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Thermoelektrischer Transport und Struktureigens...
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Da die Menge an fossilen Brennstoffen begrenzt ist, rückt ein effizienter Umgang mit Energie und die Erschließung neuer Energiequellen verstärkt in den Blick der Öffentlichkeit. Aufgrund der bis heute noch geringen Effizienz (Wirkungsgrad) der thermoelektrischen Energiewandlung bei bereits industriell nutzbaren thermoelektrischen Materialien hat sich die Thermoelektrik bis heute nur in speziellen Anwendungsbereichen durchgesetzt. Eine wesentliche Steigerung der Effizienz im Vergleich zu den Bulk-Materialien versprechen jedoch die im Fokus aktueller Forschung stehenden nanostrukturierten Halbleitermaterialien. Eines der besten p-leitenden thermoelektrischen Materialien bei Raumtemperaturen ist Antimontellurid (Sb2Te3).Die im Rahmen dieser Studie untersuchten nanoskaligen Sb2Te3-Schichten (Dünnfilme) wurden mittels der Atomlagenabscheidung (ALD) hergestellt, welche eine homogene und konforme Abscheidung einzelner Atomlagen erlaubt. Beschrieben wird der Einfluss der Prozessparameter der ALD auf die Struktur, die Morphologie und die thermoelektrischen Transporteigenschaften der Sb2Te3-Schichten. Eine Variation der Prozesszeiten beeinflusst das Wachstum der nanoskaligen Schichten hinsichtlich Kristallitgröße und Oberflächenrauheit. Die thermoelektrische Charakterisierung umfasst die kombinierte Messung des Hall-Koeffizienten, des Seebeck-Koeffizienten und der elektrischen Leitfähigkeit.

Anbieter: Dodax
Stand: 05.07.2020
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