@phdthesis{Swirski2021,
  author    = {Swirski, Thorben},
  title     = {Studies on the Effect of Gas Contaminations in Micromegas Detectors and Production of Micromegas Detectors for the New Small Wheel of the ATLAS Detector},
  doi       = {10.25972/OPUS-24640},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-246405},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2021},
  abstract  = {This work consists of two parts. On the one hand, it describes simulation and measurement of the effect of contaminations of the detector gas on the performance of particle detectors, with special focus on Micromegas detectors. On the other hand, it includes the setup of a production site for the finalization of drift panels which are going to be used in the ATLAS NSW. The first part augments these two parts to give an introduction into the theoretical foundations of gaseous particle detectors.},
  subject      = {Gasionisationsdetektor},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Schummer2021,
  author    = {Schummer, Bernhard},
  title     = {Stabilisierung von CdS Nanopartikeln mittels Pluronic P123},
  doi       = {10.25972/OPUS-23844},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-238443},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2021},
  abstract  = {Ziel dieser Arbeit war die Stabilisierung von Cadmiumsulfid CdS mit Pluronic P123, einem Polymer. CdS ist ein Halbleiter, der zum Beispiel in der Photonik und bei optischen Anwendungen eingesetzt wird und ist deshalb {\"a}ußerst interessant, da seine Bandl{\"u}cke als Nanopartikel verschiebbar ist. F{\"u}r die Photovoltaik ist es ein attraktives Material, da es im sichtbaren Licht absorbiert und durch die Bandl{\"u}ckenverschiebung effektiver absorbieren kann. Dies ist unter dem Namen Quantum Size Effekt bekannt. Als Feststoff ist CdS f{\"u}r einen solchen Anwendungsbereich weniger geeignet, zumal der Effekt der Bandl{\"u}ckenverschiebung dort nicht auftritt. Wissenschaftler bem{\"u}hen sich deshalb CdS als Nanopartikeln zu stabilisieren, weil CdS in w{\"a}ssrigen L{\"o}sungen ein stark aggregierendes System, also stark hydrophob ist. Es wurden zwei Kriterien f{\"u}r die erfolgreiche Stabilisierung von CdS festgelegt. Zum einen muss das Cds homogen im Medium verteilt sein und darf nicht agglomerieren. Zum anderen, m{\"u}ssen die CdS Nanopartikel kleiner als 100 A sein. In meiner Arbeit habe ich solche Partikel hergestellt und stabilisiert, d.h. verhindert, dass die Partikel weiterwachsen und gleichzeitig ihre Bandl{\"u}cke verschoben wird. Die Herausforderung liegt nicht in der Herstellung, aber in der L{\"o}sung von CdS im Tr{\"a}gerstoff, da CdS in den meisten Fl{\"u}ssigkeiten nicht l{\"o}slich ist und ausf{\"a}llt. Die Stabilisierung in w{\"a}ssrigen L{\"o}sungen wurde das erste Mal durch Herrn Prof. Dr. Rempel mit Ethylendiamintetraessigs{\"a}ure EDTA erfolgreich durchgef{\"u}hrt. Mit EDTA k{\"o}nnen jedoch nur sehr kleine Konzentrationen stabilisiert werden. Zudem k{\"o}nnen Parameter wie Gr{\"o}ße und Geschwindigkeit der Reaktion beim Stabilisieren der CdS-Nanopartikel nicht angepasst oder beeinflusst werden. Dieses Problem ist dem, vieler medizinischer Wirkstoffe sehr {\"a}hnlich, die in hohen Konzentrationen verabreicht werden sollen, aber nicht oder nur schwer in Wasser l{\"o}slich sind (Bsp. Kurkumin). Ein vielversprechender L{\"o}sungsweg ist dort, die Wirkstoffe in große Tr{\"a}gerpartikel (sog. Mizellen) einzuschleusen, die ihrerseits gut l{\"o}slich sind. In meiner Arbeit habe ich genau diesen Ansatz f{\"u}r CdS verfolgt. Als Tr{\"a}gerpartikel/Mizelle wurde das bekannte Copolymer Pluronic P123 verwendet. Aus dieser Pluronic Produktreihe wird P123 gew{\"a}hlt, da es die gr{\"o}ßte Masse bei gleichzeitig h{\"o}chstem Anteil von Polypropylenoxid PPO im Vergleich zur Gesamtkettenl{\"a}nge hat. P123 ist ein tern{\"a}res Polyether oder Dreiblockkopolymer und wird von BASAF industriell produziert. Es besteht aus drei B{\"o}cken, dem mittlere Block Polypropylenoxid PPO und den beiden {\"a}ußeren Bl{\"o}cken Polyethylenoxid PEO. Der Buchstabe P steht f{\"u}r past{\"o}s, die ersten beiden Ziffern in P123 mit 300 multipliziert ergeben das molare Gewicht und die letzte Ziffer mit 10 multipliziert entspricht dem prozentualen Gewichtsanteil PEO. Die Bildung von Mizellen aus den P123 Molek{\"u}len kann bewusst {\"u}ber geringe Temperatur{\"a}nderungen gesteuert werden. Bei ungef{\"a}hr Raumtemperatur liegen Mizellen vor, die sich bei h{\"o}heren Temperaturen von sph{\"a}rischen in wurmartige Mizellen umwandeln. Oberhalb einer Konzentration von 30 Gewichtsprozent wtp bilden die Mizellen außerdem einen Fl{\"u}ssigkristall. Ich habe in meiner Arbeit zun{\"a}chst P123 mit Hilfe von R{\"o}ntgenstreuung untersucht. Anders als andere Methoden gibt R{\"o}ntgenstreuung direkten Aufschluss {\"u}ber die Morphologie der Stoffe. R{\"o}ntgenstreuung kann die Mischung von P123 mit CdS abbilden und l{\"a}sst darauf schließen, ob das Ziel erreicht werden konnte, stabile CdS Nanopartikel in P123 zu binden. F{\"u}r die Stabilisierung der Nanopartikel ist es zun{\"a}chst notwendig die richtigen Temperaturen f{\"u}r die Ausgangsl{\"o}sungen und gemischten L{\"o}sungen zu finden. Dazu muss P123 viel genauer untersucht werden, als der momentane Kenntnisstand in der Literatur. Zu diesem Zweck als auch f{\"u}r die Analyse des stabilisierten CdS habe ich ein neues Instrument am LRM entwickelt, sowie eine temperierbare Probenumgebung f{\"u}r Fl{\"u}ssigkeiten f{\"u}rs Vakuum, um morphologische Eigenschaften aus Streuamplituden und -winkeln zu entschl{\"u}sseln. Diese R{\"o}ntgenstreuanlage wurde konzipiert und gebaut, um auch im Labor P123 in kleinen Konzentrationen messen zu k{\"o}nnen. R{\"o}ntgenkleinwinkelstreuung eignet sich besonders als Messmethode, da die Probe mit einer hohen statistischen Relevanz in Fl{\"u}ssigkeit und in verschiedenen Konzentrationen analysiert werden kann. F{\"u}r die Konzentrationen 5, 10 und 30 wtp konnte das temperaturabh{\"a}ngige Verhalten von P123 pr{\"a}zise mit R{\"o}ntgenkleinwinkelstreuung SAXS gemessen und dargestellt werden. F{\"u}r 5 wtp konnten die Gr{\"o}ßen der Unimere und Mizellen bestimmt werden. Trotz der nicht vorhandenen Absolutkalibration f{\"u}r diese Konzentration konnten dank des neu eingef{\"u}hrten Parameters kappa eine Dehydrierung der Mizellen mit steigender Temperatur abgesch{\"a}tzt, sowie eine Hysterese zwischen dem Heizen und Abk{\"u}hlen festgestellt werden. F{\"u}r die Konzentration von 10 wtp wurden kleinere Temperaturschritte gew{\"a}hlt und die Messungen zus{\"a}tzlich absolut kalibriert. Es wurden die Gr{\"o}ßen und Streul{\"a}ngendichten SLD der Unimere und Mizellen pr{\"a}zise bestimmt und ein vollst{\"a}ndiges Form-Phasendiagramm erstellt. Auch f{\"u}r diese Konzentration konnte eine Hysterese eindeutig an der Gr{\"o}ße, SLD und am Parameter kappa gezeigt werden, sowie eine Dehydrierung des Mizellenkerns. Dies beweist, dass der Parameter kappa geeignet ist, um bei nicht absolut kalibrierten Messungen, Aussagen {\"u}ber die Hydrierung und Hysterese komplexer Kern-H{\"u}lle Modelle zu machen. F{\"u}r die Konzentration von 30 wtp konnte zwischen 23°C und 35°C eine FCC Struktur nachgewiesen werden. Dabei vergr{\"o}ßert sich die Gitterkonstante der FCC Struktur von 260 A auf 289 A in Abh{\"a}ngigkeit der Temperatur. Durch das Mischen zweier L{\"o}sungen, zum einen CdCl2 und 30 wtp P123 und zum anderen Na2S und 30 wtp P123, konnte CdS erfolgreich stabilisiert werden. Mit einer Kamera wurde die Gelbf{\"a}rbung der L{\"o}sung, und somit die Bildung des CdS, in Abh{\"a}ngigkeit der Zeit untersucht. Es konnte festgestellt werden, dass das Bilden der CdS Nanopartikel je nach Konzentration und Temperierprogramm zwischen 30 und 300 Sekunden dauert und einer logistischen Wachstumsfunktion folgt. H{\"o}here Konzentrationen CdS bewirken einen schnelleren Anstieg der Wachstumsfunktion. Mittels UV-Vis Spektroskopie konnte gezeigt werden, dass die Bandl{\"u}cke von CdS mit steigender Konzentration konstant bei 2,52 eV bleibt. Eine solche Verschiebung der Bandl{\"u}cke von ungef{\"a}hr 0,05 eV im Vergleich zum Festk{\"o}rper, deutet auf einen CdS Partikeldurchmesser von 80A hin. Mit SAXS konnte gezeigt werden, dass sich die fl{\"u}ssigkristalline Struktur des P123 bei zwei verschiedenen Konzentrationen CdS, von 0,005 und 0,1 M, nicht {\"a}ndert. Das CdS wird zwischen den Mizellen, also durch die Bildung des Fl{\"u}ssigkristalls, und im Kern der Mizelle aufgrund seiner Hydrophobizit{\"a}t stabilisiert. Die Anfangs definierten Kriterien f{\"u}r eine erfolgreiche Stabilisierung wurden erf{\"u}llt. P123 ist ein hervorragend geeignetes Polymer, um hydrophobes CdS, sowohl durch die Bildung eines Fl{\"u}ssigkristalls, als auch im Kern der Mizelle zu stabilisieren.},
  subject      = {R{\"o}ntgen-Kleinwinkelstreuung},
  language  = {de}
}
@article{BunzmannKrugmannWeissenseeletal.2021,
  author    = {Bunzmann, Nikolai and Krugmann, Benjamin and Weissenseel, Sebastian and Kudriashova, Liudmila and Ivaniuk, Khrystyna and Stakhira, Pavlo and Cherpak, Vladyslav and Chapran, Marian and Grybauskaite-Kaminskiene, Gintare and Grazulevicius, Juozas Vidas and Dyakonov, Vladimir and Sperlich, Andreas},
  title     = {Spin- and Voltage-Dependent Emission from Intra- and Intermolecular TADF OLEDs},
  series = {Advanced Electronic Materials},
  volume    = {7},
  journal   = {Advanced Electronic Materials},
  number    = {3},
  doi       = {10.1002/aelm.202000702},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-224434},
  year      = {2021},
  abstract  = {Organic light emitting diodes (OLEDs) based on thermally activated delayed fluorescence (TADF) utilize molecular systems with a small energy splitting between singlet and triplet states. This can either be realized in intramolecular charge transfer states of molecules with near-orthogonal donor and acceptor moieties or in intermolecular exciplex states formed between a suitable combination of individual donor and acceptor materials. Here, 4,4′-(9H,9′H-[3,3′-bicarbazole]-9,9′-diyl)bis(3-(trifluoromethyl) benzonitrile) (pCNBCzoCF\(_{3}\)) is investigated, which shows intramolecular TADF but can also form exciplex states in combination with 4,4′,4′′-tris[phenyl(m-tolyl)amino]triphenylamine (m-MTDATA). Orange emitting exciplex-based OLEDs additionally generate a sky-blue emission from the intramolecular emitter with an intensity that can be voltage-controlled. Electroluminescence detected magnetic resonance (ELDMR) is applied to study the thermally activated spin-dependent triplet to singlet up-conversion in operating devices. Thereby, intermediate excited states involved in OLED operation can be investigated and the corresponding activation energy for both, intra- and intermolecular based TADF can be derived. Furthermore, a lower estimate is given for the extent of the triplet wavefunction to be ≥ 1.2 nm. Photoluminescence detected magnetic resonance (PLDMR) reveals the population of molecular triplets in optically excited thin films. Overall, the findings allow to draw a comprehensive picture of the spin-dependent emission from intra- and intermolecular TADF OLEDs.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{EliasdosSantos2021,
  author    = {Elias dos Santos, Graciely},
  title     = {Spin-Orbit Torques and Galvanomagnetic Effects Generated by the 3D Topological Insulator HgTe},
  doi       = {10.25972/OPUS-24797},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-247971},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2021},
  abstract  = {In meiner Dissertation besch{\"a}ftigte ich mich mit der Frage, ob der 3D topologische Isolator Quecksilbertellurid (3D TI HgTe) ein geeignetes Material f{\"u}r Spintronik-Anwendungen ist. Wir untersuchten Spin-Bahn-Drehmomente, die auf Elektronen beim Tunneln zwischen HgTe und einem angrenzenden Ferromagneten (Permalloy) einwirken. Zun{\"a}chst setzten wir die Methode der Ferromagnetresonanz (SOT-FMR) f{\"u}r diese Untersuchungen ein. Im ersten Teil der Dissertation werden die Leser in die mathematische Beschreibung von Spin- Bahn-Drehmomenten in einem Hybridsystem bestehend aus topologischem Isolator (TI) und Ferromagnet (FM) eingef{\"u}hrt. Des Weiteren werden die Probenherstellung und der Messaufbau f{\"u}r SOT-FMR Messungen besprochen. Unsere SOT-FMR Messungen ergaben, dass bei tiefen Temperaturen (T = 4.2 K) die Normalkomponente (bezogen auf der TI-Oberfl{\"a}che) des Drehmoments groß war. Bei Raumtemperatur konnten im Signal beide Komponenten (parallel und normal zur TI-Oberfl{\"a}che) beobachtet werden. Aus der Symmetrie der Mixing-Spannung (Abbildungen 3.14 und 3.15) schlossen wir, dass 3D TI HgTe ein Spin-Bahn-Drehmoment auf das Elektronensystem des Permalloys {\"u}bertr{\"a}gt. Unsere Untersuchungen zeigten dar{\"u}ber hinaus, dass die Effizienz dieser {\"U}bertragung mit der anderer vorhandener topologischen Isolatoren vergleichbar ist (siehe Abb. 3.17). Abschließend wurden parasit{\"a}re Effekte bei der Absch{\"a}tzung des Spin-Bahn-Drehmoments bzw. andere Interpretationen des Messsignals und seiner Komponenten (z.B., Thermospannungen) ausf{\"u}hrlich diskutiert. Obwohl die hier gezeigten Ergebnisse vermehrt darauf hinweisen, dass der 3D TI HgTe m{\"o}glicherweise effizient f{\"u}r die Anwendung von Spin-Drehmomenten in angrezenden Ferromagneten ist [1], wird dem Leser weiderholt klargemacht, dass parasit{\"a}re Effekte eventuelle das korrekte Schreiben und Lesen der Information in Ferromagneten verunreignigt. Diese sollten auch bei der Interpretation von publizierten Resultaten besonders hohen Spin-Bahn-Drehmoment{\"u}bertragungen in der Literatur ber{\"u}cksichtigt werden [1-3]. Die Nachteile der SOT-FMR-Messmethode f{\"u}hrten zu einerWeiterentwicklung unseres Messkonzepts, bei dem der Ferromagnet durch eine Spin-Valve-Struktur ersetzt wurde. In dieser Messanordnung ist der Stromfluss durch den 3D TI im Gegensatz zu den vorangegangenen Messungen bekannt und die Widerstands{\"a}nderung der Spin-Valve-Struktur kann durch den GMR-Effekt ausgelesen werden. Die Ausrichtung der Magnetisierung des Ferromagneten in den SOT-FMR-Experimenten erforderte es, ein magnetisches Feld von bis zu 300 mT parallel zur TI-Oberfl{\"a}che anzulegen. Motiviert durch diesen Umstand, untersuchten wir den Einfluss eines parallelen Magnetfelds auf den Magnetowiderstand in 3D TI HgTe. Die {\"u}berraschenden Resultate dieser Messungen werden im zweiten Teil der Dissertation beschrieben. Obwohl nichtmagnetisches Quecksilbertellurid untersucht wurde, oszillierte der transversale Magnetowiderstand (Rxy) mit dem Winkel � zwischen der Magnetfeldrichtung (parallel zur Oberfl{\"a}che) und der elektrischen Stromflussrichtung im topologischen Isolator. Dieser Effekt ist eine typische Eigenschaft von ferromagnetischen Materialien und wird planarer Hall-Effekt (PHE) genannt[4, 5]. Magnetowiderstands- (MR-)Oszillationen wurden ebenfalls sowohl im L{\"a}ngswiderstand (Rxx) und im transversalen Widerstand (Rxy) {\"u}ber einen weiten Bereich von magnetischen Feldst{\"a}rken und Ladungstr{\"a}gerdichten des topologischen Isolators beobachtet. Der PHE wurde bereits zuvor in einem anderen TI-Material (Bi2-xSbxTe3) beschrieben [6]. Als physikalischer Mechanismus wurde von den Autoren Elektronenstreuung an magnetisch polarisierten Streuzentren vorgeschlagen. Wir diskutierten sowohl diesen Erkl{\"a}rungsansatz als auch andere Theorievorschl{\"a}ge in der Literatur [7, 8] kritisch. In dieser Doktorarbeit haben wir versucht, der PHE des 3D TI HgTe durch die Asymmetrie in der Bandstruktur dieses Materials zu erkl{\"a}ren. In k.p Bandstrukturrechnungen mit einer 6-Orbital-Basis zeigten wir, dass das Zwischenspiel von Rashba- und Dresselhaus-Spin-Bahn- Wechselwirkung mit dem magnetischen Feld parallel zur TI-Oberfl{\"a}che zu einer Verformung der Fermikontur des Valenzbands von 3D TI-HgTe f{\"u}hrt, welche ihrerseits eine Anisotropie des Leitf{\"a}higkeit bedingt. Die ben{\"o}tigten Magnetfeldst{\"a}rken in diesem Modell waren mit bis zu 40 T jedoch etwa eine Gr{\"o}ßenordnung gr{\"o}ßer als jene in unseren Experimenten. Des Weiteren lieferte eine direkte Berechnung der Zustandsdichten f{\"u}r Bin k I und Bin ? I bisher keine klaren Resultate. Die komplizierte Abh{\"a}ngigkeit der Rashba-Spin-Bahn-Kopplung f{\"u}r p-leitendes HgTe [9] machte es außerdem schwierig, diesen Term in die Bandstrukturrechnung zu inkludieren. Trotz umfangreicher Bem{\"u}hungen, den Ursprung der galvanomagnetischen Effekte im 3D TI HgTe zu verstehen, konnte in dieser Arbeit der Mechanismus des PHE und der MR-Oszillationen nicht eindeutig bestimmt werden. Es gelang jedoch, einige aus der Literatur bekannte Theorien f{\"u}r den PHE und die MR-Oszillationseffekte in topologischen Isolatoren auszuschließen. Die Herausforderung, eine vollst{\"a}ndige theoretische Beschreibung zu entwickeln, die allen experimentellen Aspekten (PHE, Gatespannungsabh{\"a}ngigkeit und MR-Oszillationen) gerecht wird, bleibt weiter bestehen. Abschließend m{\"o}chte die Autorin ihre Hoffnung ausdr{\"u}cken, den Lesern die Komplexit{\"a}t der Fragestellung n{\"a}her gebracht zu haben und sie in die Kunst elektrischer Messungen an topologischen Isolatoren bei angelegtem parallelem Magnetfeld initiiert zu haben.},
  language  = {en}
}
@article{GottschollDiezSoltamovetal.2021,
  author    = {Gottscholl, Andreas and Diez, Matthias and Soltamov, Victor and Kasper, Christian and Krauße, Dominik and Sperlich, Andreas and Kianinia, Mehran and Bradac, Carlo and Aharonovich, Igor and Dyakonov, Vladimir},
  title     = {Spin defects in hBN as promising temperature, pressure and magnetic field quantum sensors},
  series = {Nature Communications},
  volume    = {12},
  journal   = {Nature Communications},
  number    = {1},
  doi       = {10.1038/s41467-021-24725-1},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-261581},
  year      = {2021},
  abstract  = {Spin defects in solid-state materials are strong candidate systems for quantum information technology and sensing applications. Here we explore in details the recently discovered negatively charged boron vacancies (V\(_B\)\(^-\)) in hexagonal boron nitride (hBN) and demonstrate their use as atomic scale sensors for temperature, magnetic fields and externally applied pressure. These applications are possible due to the high-spin triplet ground state and bright spin-dependent photoluminescence of the V\(_B\)\(^-\). Specifically, we find that the frequency shift in optically detected magnetic resonance measurements is not only sensitive to static magnetic fields, but also to temperature and pressure changes which we relate to crystal lattice parameters. We show that spin-rich hBN films are potentially applicable as intrinsic sensors in heterostructures made of functionalized 2D materials.},
  language  = {en}
}
@article{TufarelliFriedrichGrossetal.2021,
  author    = {Tufarelli, Tommaso and Friedrich, Daniel and Groß, Heiko and Hamm, Joachim and Hess, Ortwin and Hecht, Bert},
  title     = {Single quantum emitter Dicke enhancement},
  series = {Physical Review Research},
  volume    = {3},
  journal   = {Physical Review Research},
  doi       = {10.1103/PhysRevResearch.3.033103},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-261459},
  year      = {2021},
  abstract  = {Coupling N identical emitters to the same field mode is a well-established method to enhance light-matter interaction. However, the resulting √N boost of the coupling strength comes at the cost of a "linearized" (effectively semiclassical) dynamics. Here, we instead demonstrate a new approach for enhancing the coupling constant of a single quantum emitter, while retaining the nonlinear character of the light-matter interaction. We consider a single quantum emitter with N nearly degenerate transitions that are collectively coupled to the same field mode. We show that in such conditions an effective Jaynes-Cummings model emerges with a boosted coupling constant of order √N. The validity and consequences of our general conclusions are analytically demonstrated for the instructive case N=2. We further observe that our system can closely match the spectral line shapes and photon autocorrelation functions typical of Jaynes-Cummings physics, proving that quantum optical nonlinearities are retained. Our findings match up very well with recent broadband plasmonic nanoresonator strong-coupling experiments and will, therefore, facilitate the control and detection of single-photon nonlinearities at ambient conditions.},
  language  = {en}
}
@article{WinterAndelovicKampfetal.2021,
  author    = {Winter, Patrick M. and Andelovic, Kristina and Kampf, Thomas and Hansmann, Jan and Jakob, Peter Michael and Bauer, Wolfgang Rudolf and Zernecke, Alma and Herold, Volker},
  title     = {Simultaneous measurements of 3D wall shear stress and pulse wave velocity in the murine aortic arch},
  series = {Journal of Cardiovascular Magnetic Resonance},
  volume    = {23},
  journal   = {Journal of Cardiovascular Magnetic Resonance},
  number    = {1},
  doi       = {10.1186/s12968-021-00725-4},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-259152},
  pages     = {34},
  year      = {2021},
  abstract  = {Purpose Wall shear stress (WSS) and pulse wave velocity (PWV) are important parameters to characterize blood flow in the vessel wall. Their quantification with flow-sensitive phase-contrast (PC) cardiovascular magnetic resonance (CMR), however, is time-consuming. Furthermore, the measurement of WSS requires high spatial resolution, whereas high temporal resolution is necessary for PWV measurements. For these reasons, PWV and WSS are challenging to measure in one CMR session, making it difficult to directly compare these parameters. By using a retrospective approach with a flexible reconstruction framework, we here aimed to simultaneously assess both PWV and WSS in the murine aortic arch from the same 4D flow measurement. Methods Flow was measured in the aortic arch of 18-week-old wildtype (n = 5) and ApoE\(^{-/-}\) mice (n = 5) with a self-navigated radial 4D-PC-CMR sequence. Retrospective data analysis was used to reconstruct the same dataset either at low spatial and high temporal resolution (PWV analysis) or high spatial and low temporal resolution (WSS analysis). To assess WSS, the aortic lumen was labeled by semi-automatically segmenting the reconstruction with high spatial resolution. WSS was determined from the spatial velocity gradients at the lumen surface. For calculation of the PWV, segmentation data was interpolated along the temporal dimension. Subsequently, PWV was quantified from the through-plane flow data using the multiple-points transit-time method. Reconstructions with varying frame rates and spatial resolutions were performed to investigate the influence of spatiotemporal resolution on the PWV and WSS quantification. Results 4D flow measurements were conducted in an acquisition time of only 35 min. Increased peak flow and peak WSS values and lower errors in PWV estimation were observed in the reconstructions with high temporal resolution. Aortic PWV was significantly increased in ApoE\(^{-/-}\) mice compared to the control group (1.7 ± 0.2 versus 2.6 ± 0.2 m/s, p < 0.001). Mean WSS magnitude values averaged over the aortic arch were (1.17 ± 0.07) N/m\(^2\) in wildtype mice and (1.27 ± 0.10) N/m\(^2\) in ApoE\(^{-/-}\) mice. Conclusion The post processing algorithm using the flexible reconstruction framework developed in this study permitted quantification of global PWV and 3D-WSS in a single acquisition. The possibility to assess both parameters in only 35 min will markedly improve the analyses and information content of in vivo measurements.},
  language  = {en}
}
@article{Graetz2021,
  author    = {Graetz, Jonas},
  title     = {Simulation study towards quantitative X-ray and neutron tensor tomography regarding the validity of linear approximations of dark-field anisotropy},
  series = {Scientific Reports},
  volume    = {11},
  journal   = {Scientific Reports},
  doi       = {10.1038/s41598-021-97389-y},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-261844},
  year      = {2021},
  abstract  = {Tensor tomography is fundamentally based on the assumption of a both anisotropic and linear contrast mechanism. While the X-ray or neutron dark-field contrast obtained with Talbot(-Lau) interferometers features the required anisotropy, a preceding detailed study of dark-field signal origination however found its specific orientation dependence to be a non-linear function of the underlying anisotropic mass distribution and its orientation, especially challenging the common assumption that dark-field signals are describable by a function over the unit sphere. Here, two approximative linear tensor models with reduced orientation dependence are investigated in a simulation study with regard to their applicability to grating based X-ray or neutron dark-field tensor tomography. By systematically simulating and reconstructing a large sample of isolated volume elements covering the full range of feasible anisotropies and orientations, direct correspondences are drawn between the respective tensors characterizing the physically based dark-field model used for signal synthesization and the mathematically motivated simplified models used for reconstruction. The anisotropy of freely rotating volume elements is thereby confirmed to be, for practical reconstruction purposes, approximable both as a function of the optical axis' orientation or as a function of the interferometer's grating orientation. The eigenvalues of the surrogate models' tensors are found to exhibit fuzzy, yet almost linear relations to those of the synthesization model. Dominant orientations are found to be recoverable with a margin of error on the order of magnitude of 1 degrees. Although the input data must adequately address the full orientation dependence of dark-field anisotropy, the present results clearly support the general feasibility of quantitative X-ray dark-field tensor tomography within an inherent yet acceptable statistical margin of uncertainty.},
  language  = {en}
}
@article{KiermaschFischerGilEscrigetal.2021,
  author    = {Kiermasch, David and Fischer, Mathias and Gil-Escrig, Lid{\´o}n and Baumann, Andreas and Bolink, Henk J. and Dyakonov, Vladimir and Tvingstedt, Kristofer},
  title     = {Reduced Recombination Losses in Evaporated Perovskite Solar Cells by Postfabrication Treatment},
  series = {Solar RRL},
  volume    = {5},
  journal   = {Solar RRL},
  number    = {11},
  doi       = {10.1002/solr.202100400},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-258003},
  year      = {2021},
  abstract  = {The photovoltaic perovskite research community has now developed a large set of tools and techniques to improve the power conversion efficiency (PCE). One such arcane trick is to allow the finished devices to dwell in time, and the PCE often improves. Herein, a mild postannealing procedure is implemented on coevaporated perovskite solar cells confirming a substantial PCE improvement, mainly attributed to an increased open-circuit voltage (V\(_{OC}\)). From a V\(_{OC}\) of around 1.11 V directly after preparation, the voltage improves to more than 1.18 V by temporal and thermal annealing. To clarify the origin of this annealing effect, an in-depth device experimental and simulation characterization is conducted. A simultaneous reduction of the dark saturation current, the ideality factor (n\(_{id}\)), and the leakage current is revealed, signifying a substantial impact of the postannealing procedure on recombination losses. To investigate the carrier dynamics in more detail, a set of transient optoelectrical methods is first evaluated, ascertaining that the bulk carrier lifetime is increased with device annealing. Second, a drift-diffusion simulation is used, confirming that the beneficial effect of the annealing has its origin in effective bulk trap passivation that accordingly leads to a reduction of Shockley-Read-Hall recombination rates.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Ullherr2021,
  author    = {Ullherr, Maximilian},
  title     = {Optimization of Image Quality in High-Resolution X-Ray Imaging},
  doi       = {10.25972/OPUS-23117},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-231171},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2021},
  abstract  = {The SNR spectra model and measurement method developed in this work yield reliable application-specific optima for image quality. This optimization can either be used to understand image quality, find out how to build a good imaging device or to (automatically) optimize the parameters of an existing setup. SNR spectra are here defined as a fraction of power spectra instead of a product of device properties. In combination with the newly developed measurement method for this definition, a close correspondence be- tween theory and measurement is achieved. Prior approaches suffer from a focus on theoretical definitions without fully considering if the defined quantities can be measured correctly. Additionally, discrepancies between assumptions and reality are common. The new approach is more reliable and complete, but also more difficult to evaluate and interpret. The signal power spectrum in the numerator of this fraction allows to model the image quality of different contrast mechanisms that are used in high-resolution x-ray imaging. Superposition equations derived for signal and noise enable understanding how polychromaticity (or superposition in general) affects the image quality. For the concept of detection energy weighting, a quantitative model for how it affects im- age quality was found. It was shown that—depending on sample properties—not detecting x-ray photons can increase image quality. For optimal computational energy weighting, more general formula for the optimal weight was found. In addition to the signal strength, it includes noise and modulation transfer. The novel method for measuring SNR spectra makes it possible to experimentally optimize image quality for different contrast mechanisms. This method uses one simple measurement to obtain a measure for im- age quality for a specific experimental setup. Comparable measurement methods typically require at least three more complex measurements, where the combination may then give a false result. SNR spectra measurements can be used to: • Test theoretical predictions about image quality optima. • Optimize image quality for a specific application. • Find new mechanisms to improve image quality. The last item reveals an important limitation of x- ray imaging in general: The achievable image quality is limited by the amount of x-ray photons interacting with the sample, not by the amount incident per detector area (see section 3.6). If the rest of the imaging geometry is fixed, moving the detector only changes the field of view, not the image quality. A practical consequence is that moving the sample closer to the x-ray source increases image quality quadratically. The results of a SNR spectra measurement represent the image quality only on a relative scale, but very reliable. This relative scale is sufficient for an optimization problem. Physical effects are often already clearly identifiable by the shape of the functional relationship between input parameter and measurement result. SNR spectra as a quantity are not well suited for standardization, but instead allow a reliable optimization. Not satisfying the requirements of standardization allows to use methods which have other advantages. In this case, the SNR spectra method describes the image quality for a specific application. Consequently, additional physical effects can be taken into account. Additionally, the measurement method can be used to automate the setting of optimal machine parameters. The newly proposed image quality measure detection effectiveness is better suited for standardization or setup comparison. This quantity is very similar to measures from other publications (e.g. CNR(u)), when interpreted monochromatically. Polychromatic effects can only be modeled fully by the DE(u). The measurement processes of both are different and the DE(u) is fundamentally more reliable. Information technology and digital data processing make it possible to determine SNR spectra from a mea- sured image series. This measurement process was designed from the ground up to use these technical capabilities. Often, information technology is only used to make processes easier and more exact. Here, the whole measurement method would be infeasible without it. As this example shows, using the capabilities of digital data processing much more extensively opens many new possibilities. Information technology can be used to extract information from measured data in ways that analog data processing simply cannot. The original purpose of the SNR spectra optimization theory and methods was to optimize high resolution x-ray imaging only. During the course of this work, it has become clear that some of the results of this work affect x-ray imaging in general. In the future, these results could be applied to MI and NDT x-ray imaging. Future work on the same topic will also need to consider the relationship between SNR spectra or DE(u) and sufficient image quality.This question is about the minimal image quality required for a specific measurement task.},
  subject      = {Bildqualit{\"a}t},
  language  = {en}
}
@article{OpolkaMuellerFellaetal.2021,
  author    = {Opolka, Alexander and M{\"u}ller, Dominik and Fella, Christian and Balles, Andreas and Mohr, J{\"u}rgen and Last, Arndt},
  title     = {Multi-lens array full-field X-ray microscopy},
  series = {Applied Sciences},
  volume    = {11},
  journal   = {Applied Sciences},
  number    = {16},
  issn      = {2076-3417},
  doi       = {10.3390/app11167234},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-244974},
  year      = {2021},
  abstract  = {X-ray full-field microscopy at laboratory sources for photon energies above 10 keV suffers from either long exposure times or low resolution. The photon flux is mainly limited by the objectives used, having a limited numerical aperture NA. We show that this can be overcome by making use of the cone-beam illumination of laboratory sources by imaging the same field of view (FoV) several times under slightly different angles using an array of X-ray lenses. Using this technique, the exposure time can be reduced drastically without any loss in terms of resolution. A proof-of-principle is given using an existing laboratory metal-jet source at the 9.25 keV Ga K\(_α\)-line and compared to a ray-tracing simulation of the setup.},
  language  = {en}
}
@article{UenzelmannBentmannFiggemeieretal.2021,
  author    = {{\"U}nzelmann, M. and Bentmann, H. and Figgemeier, T. and Eck, P. and Neu, J. N. and Geldiyev, B. and Diekmann, F. and Rohlf, S. and Buck, J. and Hoesch, M. and Kall{\"a}ne, M. and Rossnagel, K. and Thomale, R. and Siegrist, T. and Sangiovanni, G. and Di Sante, D. and Reinert, F.},
  title     = {Momentum-space signatures of Berry flux monopoles in the Weyl semimetal TaAs},
  series = {Nature Communications},
  volume    = {12},
  journal   = {Nature Communications},
  number    = {1},
  doi       = {10.1038/s41467-021-23727-3},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-260719},
  year      = {2021},
  abstract  = {Since the early days of Dirac flux quantization, magnetic monopoles have been sought after as a potential corollary of quantized electric charge. As opposed to magnetic monopoles embedded into the theory of electromagnetism, Weyl semimetals (WSM) exhibit Berry flux monopoles in reciprocal parameter space. As a function of crystal momentum, such monopoles locate at the crossing point of spin-polarized bands forming the Weyl cone. Here, we report momentum-resolved spectroscopic signatures of Berry flux monopoles in TaAs as a paradigmatic WSM. We carried out angle-resolved photoelectron spectroscopy at bulk-sensitive soft X-ray energies (SX-ARPES) combined with photoelectron spin detection and circular dichroism. The experiments reveal large spin- and orbital-angular-momentum (SAM and OAM) polarizations of the Weyl-fermion states, resulting from the broken crystalline inversion symmetry in TaAs. Supported by first-principles calculations, our measurements image signatures of a topologically non-trivial winding of the OAM at the Weyl nodes and unveil a chirality-dependent SAM of the Weyl bands. Our results provide directly bulk-sensitive spectroscopic support for the non-trivial band topology in the WSM TaAs, promising to have profound implications for the study of quantum-geometric effects in solids. Weyl semimetals exhibit Berry flux monopoles in momentum-space, but direct experimental evidence has remained elusive. Here, the authors reveal topologically non-trivial winding of the orbital-angular-momentum at the Weyl nodes and a chirality-dependent spin-angular-momentum of the Weyl bands, as a direct signature of the Berry flux monopoles in TaAs.},
  language  = {en}
}
@article{WrońskiWyborskiMusiałetal.2021,
  author    = {Wroński, Piotr Andrzej and Wyborski, Paweł and Musiał, Anna and Podemski, Paweł and Sęk, Grzegorz and H{\"o}fling, Sven and Jabeen, Fauzia},
  title     = {Metamorphic Buffer Layer Platform for 1550 nm Single-Photon Sources Grown by MBE on (100) GaAs Substrate},
  series = {Materials},
  volume    = {14},
  journal   = {Materials},
  number    = {18},
  issn      = {1996-1944},
  doi       = {10.3390/ma14185221},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-246145},
  year      = {2021},
  abstract  = {We demonstrate single-photon emission with a low probability of multiphoton events of 5\% in the C-band of telecommunication spectral range of standard silica fibers from molecular beam epitaxy grown (100)-GaAs-based structure with InAs quantum dots (QDs) on a metamorphic buffer layer. For this purpose, we propose and implement graded In content digitally alloyed InGaAs metamorphic buffer layer with maximal In content of 42\% and GaAs/AlAs distributed Bragg reflector underneath to enhance the extraction efficiency of QD emission. The fundamental limit of the emission rate for the investigated structures is 0.5 GHz based on an emission lifetime of 1.95 ns determined from time-resolved photoluminescence. We prove the relevance of a proposed technology platform for the realization of non-classical light sources in the context of fiber-based quantum communication applications.},
  language  = {en}
}
@article{WeissenseelGottschollBoennighausenetal.2021,
  author    = {Weissenseel, Sebastian and Gottscholl, Andreas and B{\"o}nnighausen, Rebecca and Dyakonov, Vladimir and Sperlich, Andreas},
  title     = {Long-lived spin-polarized intermolecular exciplex states in thermally activated delayed fluorescence-based organic light-emitting diodes},
  series = {Science Advances},
  volume    = {7},
  journal   = {Science Advances},
  number    = {47},
  doi       = {10.1126/sciadv.abj9961},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-265508},
  year      = {2021},
  abstract  = {Spin-spin interactions in organic light-emitting diodes (OLEDs) based on thermally activated delayed fluorescence (TADF) are pivotal because radiative recombination is largely determined by triplet-to-singlet conversion, also called reverse intersystem crossing (RISC). To explore the underlying process, we apply a spin-resonance spectral hole-burning technique to probe electroluminescence. We find that the triplet exciplex states in OLEDs are highly spin-polarized and show that these states can be decoupled from the heterogeneous nuclear environment as a source of spin dephasing and can even be coherently manipulated on a spin-spin relaxation time scale T-2* of 30 ns. Crucially, we obtain the characteristic triplet exciplex spin-lattice relaxation time T-1 in the range of 50 mu s, which far exceeds the RISC time. We conclude that slow spin relaxation rather than RISC is an efficiency-limiting step for intermolecular donor:acceptor systems. Finding TADF emitters with faster spin relaxation will benefit this type of TADF OLEDs.},
  language  = {en}
}
@article{MuellerGraetzBallesetal.2021,
  author    = {M{\"u}ller, Dominik and Graetz, Jonas and Balles, Andreas and Stier, Simon and Hanke, Randolf and Fella, Christian},
  title     = {Laboratory-Based Nano-Computed Tomography and Examples of Its Application in the Field of Materials Research},
  series = {Crystals},
  volume    = {11},
  journal   = {Crystals},
  number    = {6},
  issn      = {2073-4352},
  doi       = {10.3390/cryst11060677},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-241048},
  year      = {2021},
  abstract  = {In a comprehensive study, we demonstrate the performance and typical application scenarios for laboratory-based nano-computed tomography in materials research on various samples. Specifically, we focus on a projection magnification system with a nano focus source. The imaging resolution is quantified with common 2D test structures and validated in 3D applications by means of the Fourier Shell Correlation. As representative application examples from nowadays material research, we show metallization processes in multilayer integrated circuits, aging in lithium battery electrodes, and volumetric of metallic sub-micrometer fillers of composites. Thus, the laboratory system provides the unique possibility to image non-destructively structures in the range of 170-190 nanometers, even for high-density materials.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Scheuermann2021,
  author    = {Scheuermann, Julian},
  title     = {Interbandkaskadenlaser f{\"u}r Anwendungen in der Absorptionsspektroskopie},
  doi       = {10.25972/OPUS-25179},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-251797},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2021},
  abstract  = {Das Ziel dieser Arbeit war die Entwicklung und Weiterentwicklung von Laserlichtquellen basierend auf der Interbandkaskadentechnologie in einem Wellenl{\"a}ngenbereich von ca. 3 bis 6 µm. Der Fokus lag dabei auf der Entwicklung von Kantenemitter-Halbleiterlasern, welche bei verschiedensten Emissionswellenl{\"a}ngen erfolgreich hergestellt werden konnten. Dabei wurde auf jeweilige Herausforderungen eingegangen, welche entweder durch die Herstellung selbst oder der anwendungstechnischen Zielsetzung bedingt war. Im Rahmen dieser Arbeit wurden verschiedene, spektral einzelmodige Halbleiterlaser im angesprochenen Wellenl{\"a}ngenbereich entwickelt und hergestellt. Basierend auf dem jeweiligen Epitaxiematerial und der angestrebten Emissionswellenl{\"a}nge wurden Simulationen der optischen Lasermode durchgef{\"u}hrt und die grundlegenden f{\"u}r die Herstellung notwendigen Parameter bestimmt und experimentell umgesetzt. Des Weiteren wurden die verwendeten Verfahren f{\"u}r den jeweiligen Herstellungsprozess angepasst und optimiert. Das umfasst die in den ersten Kapiteln beschriebenen Schritte wie optische Lithografie, Elektronenstrahllithografie, reaktives Trocken{\"a}tzen und verschiedene Arten der Materialdeposition. Mit einer Emissionswellenl{\"a}nge von 2,8 µm wurde beispielsweise der bislang kurzwelligste bei Raumtemperatur im Dauerstrichbetrieb betriebene einzelmodige Interbandkaskadenlaser hergestellt. Dessen Leistungsmerkmale sind mit Diodenlasern im entsprechenden Emissionsbereich vergleichbar. Somit erg{\"a}nzt die Interbandkaskadentechnologie bestehende Technologien nahtlos und es ist eine l{\"u}ckenlose Wellenl{\"a}ngenabdeckung bis in den mittleren Infrarotbereich m{\"o}glich. Je nach Herstellungsprozess wurde außerdem auf die verteilte R{\"u}ckkopplung eingegangen und die Leistungsf{\"a}higkeit des verwendeten Metallgitterkonzeptes anhand von Messungen an spektral einzelmodigen Bauteile aufgezeigt. Es wurden aber auch die je nach Zielsetzung unterschiedlichen Herausforderungen aufgezeigt und diskutiert. F{\"u}r eine Anwendung wurden spezielle Laserchips mit zwei einzelmodigen Emissionswellenl{\"a}ngen bei 3928 nm und 4009 nm entwickelt. Die beiden Wellenl{\"a}ngen sind f{\"u}r die Detektion von Schwefeldioxid und Schwefelwasserstoff geeignet, welche zur {\"U}berwachung und Optimierung der Schwefelgewinnung durch das Claus-Verfahren notwendig sind. Bei der Umsetzung wurden auf einzelnen Chips zwei Laseremitter in einem Abstand von 70 µm platziert und mit je einem Metallgitter versehen. Das verwendete Epitaxiematerial war so konzipiert, dass es optimal f{\"u}r beide Zielwellenl{\"a}ngen verwendet werden kann. Die geforderten Eigenschaften wurden erf{\"u}llt und die Bauteile konnten erfolgreich hergestellt werden. Die Emissionseigenschaften und das spektrale Verhalten wurde bei beiden Zielwellenl{\"a}ngen bestimmt. Einzeln betrachtet erf{\"u}llen beide Emitter die notwendigen Eigenschaften um f{\"u}r spektroskopische Anwendungen eingesetzt werden zu k{\"o}nnen. Erg{\"a}nzend wurde zum einen das Abstimmverhalten der Emissionswellenl{\"a}nge in Abh{\"a}ngigkeit der Modulationsfrequenz des Betriebsstromes untersucht und zus{\"a}tzlich die thermische Abh{\"a}ngigkeit der Betriebsparameter beider Kan{\"a}le zueinander bestimmt. Diese Abh{\"a}ngigkeit ist f{\"u}r eine simultane Messung mit beiden Kan{\"a}len notwendig. Das Konzept mit mehreren Stegwellenleitern pro Laserchip wurde in einem weiteren Fall noch st{\"a}rker ausgearbeitet. Denn je nach Komplexit{\"a}t eines Gasgemisches sind zur Bestimmung der einzelnen Komponenten mehr Messpunkte bzw. Wellenl{\"a}ngen notwendig. Im zweiten Fall ist die Analyse der Kohlenwasserstoffe Methan, Ethan, Propan, Butan, Iso-Butan, Pentan und Iso-Pentan von Interesse, welche als Hauptbestandteile von Erdgas z.B. in Erdgasaufbereitungsanlagen oder zur Bestimmung des Heizwertes analysiert werden m{\"u}ssen. Die genannten Kohlenwasserstoffe zeigen ein starkes Absorptionsverhalten im Wellenl{\"a}ngenbereich von 3,3 bis 3,5 µm. Auf dem entsprechend angepassten Interbandkaskadenmaterial wurden Bauteile mit neun Wellenleitern pro Laserchip hergestellt. Mithilfe der neun einzelmodigen Emissionskan{\"a}le konnte ein Bereich von bis zu 190 nm (21 meV, 167 cm-1) adressiert werden. Außerdem wurde der sich mit zunehmender Wellenl{\"a}nge {\"a}ndernde Schichtaufbau und dessen Einfluss auf die Bauteileigenschaften diskutiert. Die Leistungsdaten der langwelligsten Epitaxie waren im Vergleich deutlich schw{\"a}cher. Um diesen Nachteil zu kompensieren, wurde eine spezielle Wellenleitergeometrie mit doppeltem Steg genutzt. Die Eigenschaften des Konzeptes wurden zuerst mittels Simulation untersucht und ein entsprechendes Herstellungsverfahren entwickelt. Mit der Simulation als Grundlage wurden die verschiedenen Prozessparameter {\"u}ber mehrere Prozessl{\"a}ufe iterativ optimiert und somit die Performance der Laser verbessert. Auch mit diesem Verfahren konnte ausreichende Kopplung an das Metallgitter erzielt werden. Abschließend wurden mit diesem Herstellungsverfahren einzelmodige Laser im Wellenl{\"a}ngenbereich von 5,9 bis {\"u}ber 6 Mikrometern realisiert. Diese Laser emittierten im Dauerstrichbetrieb bei einer maximalen Betriebstemperatur von -2 °C. Insgesamt wurde anhand der im Rahmen dieser Arbeit entwickelten Bauteilen und de ren Charakterisierung gezeigt, dass diese die Anforderungen von TLAS Anwendungen erf{\"u}llen. Jedoch konnte nur auf einen Teil der M{\"o}glichkeiten eingegangen werden, den die Interbandkaskadentechnologie bietet, denn die angesprochenen Einsatzgebiete stellen nur einzelne grundlegende M{\"o}glichkeiten dieser Technologie mit Schwerpunkt auf laserbasierte Lichtquellen dar. Zusammenfassend kann allerdings gesagt werden, dass sich die Interbandkaskadentechnologie etabliert hat. Gerade durch die gezeigten Leistungsdaten bei den Wellenl{\"a}ngen um 2,9 µm, 3,4 µm und 4,0 µm im Dauerstrichbetrieb bei Raumtemperatur wird ersichtlich, dass im Bereich der Sensorik die ICL Technologie in Bezug auf niedriger Strom- bzw. Leistungsaufnahme quasi konkurrenzlos ist. Sicherlich werden die Anwendungsgebiete in Zukunft noch vielf{\"a}ltiger. Denn es sind auf jeden Fall weitere Fortschritte in Richtung h{\"o}herer Emissionswellenl{\"a}ngen, deutlich h{\"o}herer Betriebstemperaturen, verbreiterte Emissionsbereiche oder g{\"a}nzlich andere Bauteil Konzepte wie z.B. f{\"u}r Frequenzk{\"a}mme bzw. Terahertz Anwendungen zu erwarten. Diese Entwicklung betrifft nicht nur den Einsatz als Lichtquelle, denn auch Interbandkaskadendetektoren bzw. Solarzellen wurden schon realisiert und werden weiterentwickelt.},
  subject      = {Halbleiterlaser},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Hammer2021,
  author    = {Hammer, Sebastian Tobias},
  title     = {Influence of Crystal Structure on Excited States in Crystalline Organic Semiconductors},
  doi       = {10.25972/OPUS-24401},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-244019},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2021},
  abstract  = {This thesis focused on the influence of the underlying crystal structure and hence, of the mutual molecular orientation, on the excited states in ordered molecular aggregates. For this purpose, two model systems have been investigated. In the prototypical donor-acceptor complex pentacene-perfluoropentacene (PEN-PFP) the optical accessibility of the charge transfer state and the possibility to fabricate highly defined interfaces by means of single crystal templates enabled a deep understanding of the spatial anisotropy of the charge transfer state formation. Transferring the obtained insights to the design of prototypical donor-acceptor devices, the importance of interface control to minimize the occurrence of charge transfer traps and thereby, to improve the device performance, could be demonstrated. The use of zinc phthalocyanine (ZnPc) allowed for the examination of the influence of molecular packing on the excited electronic states without a change in molecular species by virtue of its inherent polymorphism. Combining structural investigations, optical absorption and emission spectroscopy, as well as Franck-Condon modeling of emission spectra revealed the nature of the optical excited state emission in relation to the structural \(\alpha \) and \(\beta \) phase over a wide temperature range from 4 K to 300 K. As a results, the phase transition kinetics of the first order \(\alpha \rightarrow \beta\) phase transition were characterized in depth and applied to the fabrication of prototypical dual luminescent OLEDs.},
  subject      = {Organischer Halbleiter},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Balles2021,
  author    = {Balles, Andreas},
  title     = {In-line phase contrast and grating interferometry at a liquid-metal-jet source with micrometer resolution},
  doi       = {10.25972/OPUS-23591},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-235917},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2021},
  abstract  = {As a non-destructive testing method, X-ray imaging has proved to be suitable for the examination of a variety of objects. The measurement principle is based on the attenuation of X-rays caused by these objects. This attenuation can be recorded as shades of intensity using X-ray detectors and thus contains information about the inner structure of the investigated object. Since X-rays are electromagnetic waves, they also experience a change of phase in addition to their attenuation while penetrating an object. In general, imaging methods based on this effect are referred to as phase contrast imaging techniques. In the laboratory, the two mainly used methods are the propagation based phase contrast or in-line phase contrast and the grating interferometry. While in-line phase contrast - under certain conditions - shows edge enhancement at interfaces due to interference, phase contrast in the grating interferometry is only indirectly measurable by the use of several gratings. In addition to phase contrast, grating interferometry provides access to the so-called dark-field imaging contrast, which measures the scattering of X-rays caused by an object. These two imaging techniques, together with a novel concept of laboratory X-ray sources, the liquid-metal-jet, form the main part of this work. Compared to conventional X-ray sources, the liquid-metal-jet source offers higher brightness. The term brightness is defined by the number of X-ray photons per second, emitting area (area of the X-ray spot) and solid angle at which they are emitted. On the basis of this source, a high resolution in-line phase contrast setup was partially developed in the scope of this work. Several computed tomographies show the feasibility of in-line phase contrast and the improvement of image quality by applying phase retrieval algorithms. Moreover, the determination of optimized sample positions for in-line phase contrast imaging is treated at which the edge enhancement is maximized. Based on primitive fiber objects, this optimization has proven to be a good approximation. With its high brightness in combination with a high spatial coherence, the liquid-metal-jet source is also interesting for grating interferometry. The development of such a setup is also part of this work. The overall concept and the characterization of the setup is presented as well as the applicability and its limits for the investigation of various objects. Due to the very unique concept of this grating interferometer it was possible to realize a modified interferometer system by using a single grating only. Its concept and results are also presented in this work. Furthermore, a grating interferometer based on a microfocus X-ray tube was tested regarding its performance. Thereby, parameters like the anode material, acquisition geometry and gratings were altered in order to find the advantages and disadvantages of each configuration.},
  subject      = {Phasenkontrastverfahren},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Bathon2021,
  author    = {Bathon, Thomas},
  title     = {Gezielte Manipulation Topologischer Isolatoren},
  doi       = {10.25972/OPUS-23920},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-239204},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2021},
  abstract  = {Neue physikalische Erkenntnisse vervollst{\"a}ndigen die Sicht auf die Welt und erschließen gleichzeitig Wege f{\"u}r Folgeexperimente und technische Anwendungen. Das letzte Jahrzehnt der Festk{\"o}rperforschung war vom zunehmenden Fokus der theoretischen und experimentellen Erkundung topologischer Materialien gepr{\"a}gt. Eine fundamentale Eigenschaft ist ihre Resistenz gegen{\"u}ber solchen St{\"o}rungen, welche spezielle physikalische Symmetrien nicht verletzen. Insbesondere die Topologischen Isolatoren - Halbleiter mit isolierenden Volumen- sowie gleichzeitig leitenden und spinpolarisierten Oberfl{\"a}chenzust{\"a}nden - sind vielversprechende Kandidaten zur Realisierung breitgef{\"a}cherter spintronischer Einsatzgebiete. Bis zur Verwirklichung von Quantencomputern und anderer, heute noch exotisch anmutender Konzepte bedarf es allerdings ein umfassenderes Verst{\"a}ndnis der grundlegenden, physikalischen Zusammenh{\"a}nge. Diese kommen vor allem an Grenzfl{\"a}chen zum Tragen, weshalb oberfl{\"a}chensensitive Methoden bei der Entdeckung der Topologischen Isolatoren eine wichtige Rolle spielten. Im Rahmen dieser Arbeit werden daher strukturelle, elektronische und magnetische Eigenschaften Topologischer Isolatoren mittels Tieftemperatur-Rastertunnelmikroskopie und -spektroskopie sowie begleitenden Methoden untersucht. Die Ver{\"a}nderung der Element-Ausgangskonzentration w{\"a}hrend dem Wachstum des prototypischen Topologischen Isolators Bi2Te3 f{\"u}hrt zur Realisierung eines topologischen p-n {\"U}bergangs innerhalb des Kristalls. Bei einem spezifischen Verh{\"a}ltnis von Bi zu Te in der Schmelze kommt es aufgrund unterschiedlicher Erstarrungstemperaturen der Komponenten zu einer Ansammlung von Bi- und Te-reichen Gegenden an den gegen{\"u}berliegenden Enden des Kristalls. In diesen bildet sich infolge des jeweiligen Element{\"u}berschusses durch Kristallersetzungen und -fehlstellen eine Dotierung des Materials aus. Daraus resultiert die Existenz eines {\"U}bergangsbereiches, welcher durch Transportmessungen verifiziert werden kann. Mit der r{\"a}umlich aufl{\"o}senden Rastertunnelmikroskopie wird diese Gegend lokalisiert und strukturell sowie elektronisch untersucht. Innerhalb des {\"U}bergangsbereiches treten charakteristische Kristalldefekte beider Arten auf - eine Defektunterdr{\"u}ckung bleibt folglich aus. Dennoch ist dort der Beitrag der Defekte zum Stromtransport aufgrund ihres gegens{\"a}tzlichen Dotiercharakters vernachl{\"a}ssigbar, sodass der topologische Oberfl{\"a}chenzustand die maßgeblichen physikalischen Eigenschaften bestimmt. Dar{\"u}ber hinaus tritt der {\"U}bergangsbereich in energetischen und r{\"a}umlichen Gr{\"o}ßenordnungen auf, die Anwendungen bei Raumtemperatur denkbar machen. Neben der Ver{\"a}nderung Topologischer Isolatoren durch den gezielten Einsatz intrinsischer Kristalldefekte bieten magnetische St{\"o}rungen die M{\"o}glichkeit zur Pr{\"u}fung des topologischen Oberfl{\"a}chenzustandes auf dessen Widerstandsf{\"a}higkeit sowie der gegenseitigen Wechselwirkungen. Die Zeitumkehrinvarianz ist urs{\"a}chlich f{\"u}r den topologischen Schutz des Oberfl{\"a}chenzustandes, weshalb magnetische Oberfl{\"a}chen- und Volumendotierung diese Symmetrie brechen und zu neuartigem Verhalten f{\"u}hren kann. Die Oberfl{\"a}chendotierung Topologischer Isolatoren kann zu einer starken Bandverbiegung und einer energetischen Verschiebung des Fermi-Niveaus f{\"u}hren. Bei einer wohldosierten Menge der Adatome auf p-dotiertem Bi2Te3 kommt die Fermi-Energie innerhalb der Volumenzustands-Bandl{\"u}cke zum Liegen. Folglich wird bei Energien rund um das Fermi-Niveau lediglich der topologische Oberfl{\"a}chenzustand bev{\"o}lkert, welcher eine Wechselwirkung zwischen den Adatomen vermitteln kann. F{\"u}r Mn-Adatome kann R{\"u}ckstreuung beobachtet werden, die aufgrund der Zeitumkehrinvarianz in undotierten Topologischen Isolatoren verboten ist. Die {\"u}berraschenderweise starken und fokussierten Streuintensit{\"a}ten {\"u}ber mesoskopische Distanzen hinweg resultieren aus der ferromagnetischen Kopplung nahegelegener Adsorbate, was durch theoretische Berechnungen und R{\"o}ntgendichroismus-Untersuchungen best{\"a}tigt wird. Gleichwohl wird f{\"u}r die Proben ein superparamagnetisches Verhalten beobachtet. Im Gegensatz dazu f{\"u}hrt die ausreichende Volumendotierung von Sb2Te3 mit V-Atomen zu einem weitreichend ferromagnetischen Verhalten. Erstaunlicherweise kann trotz der weitl{\"a}ufig verbreiteten Theorie Zeitumkehrinvarianz-gebrochener Dirac-Zust{\"a}nde und der experimentellen Entdeckung des Anormalen Quanten-Hall-Effektes in {\"a}hnlichen Probensystemen keinerlei Anzeichen einer spektroskopischen Bandl{\"u}cke beobachtet werden. Dies ist eine direkte Auswirkung der dualen Natur der magnetischen Adatome: W{\"a}hrend sie einerseits eine magnetisch induzierte Bandl{\"u}cke {\"o}ffnen, besetzen sie diese durch St{\"o}rstellenresonanzen wieder. Ihr stark lokaler Charakter kann durch die Aufnahme ihrer r{\"a}umlichen Verteilung aufgezeichnet werden und f{\"u}hrt zu einer Mobilit{\"a}ts-Bandl{\"u}cke, deren Indizien durch vergleichende Untersuchungen an undotiertem und dotiertem Sb2Te3 best{\"a}tigt werden.},
  subject      = {Rastertunnelmikroskopie},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Bunzmann2021,
  author    = {Bunzmann, Nikolai Eberhard},
  title     = {Excited State Pathways in 3rd Generation Organic Light-Emitting Diodes},
  doi       = {10.25972/OPUS-22078},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-220786},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2021},
  abstract  = {This work revealed spin states that are involved in the light generation of organic light-emitting diodes (OLEDs) that are based on thermally activated delayed fluorescence (TADF). First, several donor:acceptor-based TADF systems forming exciplex states were investigated. Afterwards, a TADF emitter that shows intramolecular charge transfer states but also forms exciplex states with a proper donor molecule was studied. The primary experimental technique was electron paramagnetic resonance (EPR), in particular the advanced methods electroluminescence detected magnetic resonance (ELDMR), photoluminescence detected magnetic resonance (PLDMR) and electrically detected magnetic resonance (EDMR). Additional information was gathered from time-resolved and continuous wave photoluminescence measurements.},
  subject      = {Elektronenspinresonanz},
  language  = {en}
}