Refine
Is part of the Bibliography
- yes (211)
Year of publication
Document Type
- Doctoral Thesis (204)
- Journal article (5)
- Habilitation (1)
- Master Thesis (1)
Language
- German (211) (remove)
Keywords
- Quantenpunkt (23)
- Kernspintomografie (19)
- Drei-Fünf-Halbleiter (14)
- Optischer Resonator (14)
- Halbleiterlaser (13)
- NMR-Bildgebung (13)
- Molekularstrahlepitaxie (12)
- NMR-Tomographie (11)
- Nanostruktur (9)
- Einzelphotonenemission (8)
- MRI (8)
- Optoelektronik (8)
- Photoelektronenspektroskopie (8)
- Rastertunnelmikroskopie (8)
- Galliumarsenid (7)
- Halbleiter (7)
- Organischer Halbleiter (7)
- quantum dot (7)
- semiconductor (7)
- DFB-Laser (6)
- Exziton-Polariton (6)
- Kernspintomographie (6)
- Lunge (6)
- Magnetische Kernresonanz (6)
- Mikroresonator (6)
- Optische Spektroskopie (6)
- Topologischer Isolator (6)
- Zinkselenid (6)
- Zwei-Sechs-Halbleiter (6)
- ARPES (5)
- Elektronischer Transport (5)
- Festkörperphysik (5)
- GaAs (5)
- Grenzfläche (5)
- Herz (5)
- Heterostruktur (5)
- MRT (5)
- Nanopartikel (5)
- Photolumineszenz (5)
- magnetic resonance imaging (5)
- semiconductor laser (5)
- Aerogel (4)
- Aluminiumarsenid (4)
- Biophysik (4)
- Diffusionsverfahren <Halbleitertechnologie> (4)
- Elektronenspin (4)
- Exziton (4)
- Festkörperoberfläche (4)
- Galliumarsenid-Bauelement (4)
- Galliumarsenidlaser (4)
- Halbleiteroberfläche (4)
- Magnetismus (4)
- Magnetresonanztomographie (4)
- NMR-Spektroskopie (4)
- Oberflächenphysik (4)
- Photolumineszenzspektroskopie (4)
- Quantendraht (4)
- Quantenwell (4)
- Raman-Spektroskopie (4)
- Sol-Gel-Verfahren (4)
- Spin-Bahn-Wechselwirkung (4)
- Ultrakurzer Lichtimpuls (4)
- Wärmeleitfähigkeit (4)
- molecular beam epitaxy (4)
- Adsorbat (3)
- AlGaAs (3)
- Cadmiumselenid (3)
- Computersimulation (3)
- DFB laser (3)
- Diffusion (3)
- Diindenoperylen (3)
- Dotierung (3)
- Dünnschichtsolarzelle (3)
- Elektronengas (3)
- Elektronenstruktur (3)
- Femtosekundenbereich (3)
- Herzmuskel (3)
- Indiumarsenid (3)
- Indiumphosphid (3)
- Kohlenstoff (3)
- Kondo-Effekt (3)
- LEED (3)
- Manganselenide (3)
- Memristor (3)
- Mikrokavität (3)
- Mikrooptik (3)
- Mikroskopie (3)
- Mikrostruktur (3)
- Molekül (3)
- NMR (3)
- Nanoelektronik (3)
- Niederdimensionaler Halbleiter (3)
- Oberfläche (3)
- Perfusion (3)
- Photoemission (3)
- Physikunterricht (3)
- Quantenkaskadenlaser (3)
- Quantum dots (3)
- Rastertunnelmikroskop (3)
- Rastertunnelspektroskopie (3)
- Relaxation (3)
- Relaxationszeit (3)
- Semimagnetischer Halbleiter (3)
- Spektroskopie (3)
- Spin-Gitter-Relaxation (3)
- Transistor (3)
- Transportspektroskopie (3)
- XMCD (3)
- magnetism (3)
- microcavity (3)
- spin injection (3)
- surface science (3)
- thermal conductivity (3)
- 3D-Bildgebung (2)
- Abstimmbarer Laser (2)
- Adsorption (2)
- Ag(111) (2)
- Bilderzeugung (2)
- Bildgebendes Verfahren (2)
- Bildgebung (2)
- Bose-Einstein-Kondensation (2)
- C60 (2)
- Calciumphosphat (2)
- Calciumphosphate (2)
- Computertomografie (2)
- Computertomographie (2)
- Dispersion (2)
- Durchblutung (2)
- Dynamik (2)
- Dünne Schicht (2)
- Edelmetall (2)
- Einmodenlaser (2)
- Einzelphotonenquelle (2)
- Elektronenspektroskopie (2)
- Elektronenzustand (2)
- Feldeffekttransistor (2)
- Ferromagnete (2)
- Ferromagnetische Schicht (2)
- Flash-Speicher (2)
- Funktionswerkstoff (2)
- Galliumantimonid (2)
- Galliumnitrid (2)
- Gas (2)
- HEMT (2)
- Halbleiterschicht (2)
- Halbmetall (2)
- Herzfunktionsdiagnostik (2)
- Herzinfarkt (2)
- Heterostruktur-Bauelement (2)
- Hochauflösendes Verfahren (2)
- Hochfrequenz (2)
- Hochleistungslaser (2)
- Hochtemperatur (2)
- II-VI-Halbleiter (2)
- InP (2)
- Indiumnitrid (2)
- Interbandkaskadenlaser (2)
- Kardiovaskuläres System (2)
- Kernspinresonanz (2)
- Konfokale Mikroskopie (2)
- Kontrastmittel (2)
- Ladungstransport (2)
- Laser (2)
- Licht-Materie-Wechselwirkung (2)
- Linienbreite (2)
- Lungenfunktion (2)
- MBE (2)
- MR (2)
- Magnetische Resonanz (2)
- Magnetowiderstand (2)
- Magnetpartikelbildgebung (2)
- Magnetresonanz (2)
- Magnetresonanztomografie (2)
- Maus (2)
- Mehrschichtsystem (2)
- Mikrosäulenresonator (2)
- Modellbasierte Rekonstruktion (2)
- Modellierung (2)
- Molekülphysik (2)
- Nanometerbereich (2)
- Nanostrukturiertes Material (2)
- Niederdimensionales Elektronengas (2)
- Optimierung (2)
- Optische Eigenschaft (2)
- Organische Solarzelle (2)
- Parallele Bildgebung (2)
- Perylendianhydrid (2)
- Photochemische Reaktion (2)
- Photonische Kristalle (2)
- Photostrom (2)
- Phthalocyanin (2)
- Polariton (2)
- Polariton Lasing (2)
- Polymere (2)
- Poröser Stoff (2)
- Quantenkommunikation (2)
- Quantenkontrolle (2)
- Quantenoptik (2)
- Quantenpunkte (2)
- Quantenpunktlaser (2)
- Rashba-Effekt (2)
- Rasterelektronenmikroskopie (2)
- Röntgen-Kleinwinkelstreuung (2)
- Röntgen-Photoelektronenspektroskopie (2)
- Röntgenbeugung (2)
- Röntgenmikroskop (2)
- Röntgenmikroskopie (2)
- Röntgenstrukturanalyse (2)
- Scanning Tunneling Spectroscopy (2)
- Schwere-Fermionen-System (2)
- Silber (2)
- Spin (2)
- Spin flip (2)
- Spin-Spin-Relaxation (2)
- Spindynamik (2)
- Spininjektion (2)
- Spintronik (2)
- Steady-State Sequences (2)
- Steady-State-Sequenzen (2)
- Strahlungstransport (2)
- Superisolierung (2)
- T1-Quantifizierung (2)
- Tissue Engineering (2)
- Transparent-leitendes Oxid (2)
- Tumor (2)
- Wärmeisolierstoff (2)
- Wärmeschutz (2)
- Wärmeübertragung (2)
- adaptive quantum control (2)
- balanced SSFP (2)
- calcium phosphate (2)
- carbon (2)
- diffusion (2)
- dynamics (2)
- freie Atmung (2)
- half metal (2)
- heart (2)
- imaging (2)
- magnetic resonance (2)
- microscopy (2)
- nano structure (2)
- nuclear magnetic resonance (2)
- optical spectroscopy (2)
- optoelectronics (2)
- perfusion (2)
- quantum control (2)
- semiconductor lasers (2)
- semimagnetic semiconductors (2)
- single photon emission (2)
- superinsulation (2)
- Übergangsmetalloxide (2)
- Übergitter (2)
- (Ga (1)
- (U)SAXS (1)
- 0.2 Tesla (1)
- 19F MR (1)
- 19F-MRT (1)
- 1H MRI (1)
- 1H MRT (1)
- 2 Photon Photoemission (1)
- 2-photon-photoemission (1)
- 23Na (1)
- 23Na-MRT (1)
- 2DEG (1)
- 3D Erdfeld-NMR Tomograph (1)
- 3D Pulverdruck (1)
- 3D powder printing (1)
- 3D-Druck (1)
- AC Gradients (1)
- AZO (1)
- Absorption (1)
- Absorptionsspektroskopie (1)
- Abstimmbare Laser (1)
- Acceptor (1)
- Acquisition-weighting (1)
- Adaptive Quanten Kontrolle (1)
- Adaptivregelung (1)
- Adhäsion (1)
- Adiabatische Modenanpassung (1)
- Adsorbate (1)
- Adsorbate System (1)
- Adsorbates (1)
- Adsorbatsystem (1)
- Aerogele (1)
- Ag (1)
- Akquisitions-Wichtung (1)
- Aktivierung (1)
- Akzeptor (1)
- Akzeptor <Chemie> (1)
- AlGaInP (1)
- Aluminium-dotiertes Zinkoxid (1)
- Aluminiumoxide (1)
- Amplifier (1)
- Analyse latenter Strukturen (1)
- Analytische Simulation (1)
- Angular Resolved Photoelectron Spectroscopy (1)
- Anisotrope Diffusion (1)
- Anisotropieenergie (1)
- Antimonide (1)
- Aorta (1)
- Array (1)
- Atomic Force Microscopy (1)
- Atomlagenabscheidung (1)
- Atomuhr (1)
- Au(111) (1)
- Aufnahmeplanung (1)
- Ausfrieren (1)
- Ausgangsmaterial (1)
- Austausch (1)
- B1 Mapping (1)
- BSG-Laser (1)
- Bakterielle Infektion (1)
- Ballistic Transport (1)
- Ballistischer Effekt (1)
- Ballistischer Ladungstransport (1)
- Ballistischer Transport (1)
- Bathophenanthrolin (1)
- Bayerisches Zentrum für Angewandte Energieforschung / Abteilung Wärmedämmung und Wärmetransport (1)
- Beschichtung (1)
- Bi2Se3 (1)
- BiTeBr (1)
- BiTeCl (1)
- BiTeI (1)
- Bilagen-Solarzelle (1)
- Bildrekonstruktion (1)
- Biologisches System (1)
- Bloch Siegert (1)
- CAIPIRINHA (1)
- CCIG-Laser (1)
- CCIG-laser (1)
- CIGS (1)
- CMR-Systeme (1)
- CMR-systems (1)
- CT (1)
- Cadmiumsulfid (1)
- Cadmiumtellurid (1)
- Cardiac (1)
- CdSe (1)
- CdSe/ZnS Nanoteilchen (1)
- CeCu6 (1)
- CePt5 (1)
- Cerlegierung (1)
- Charakterisierung (1)
- Chemische Verschiebung (1)
- Chemischer Austausch (1)
- Chemisorption (1)
- Chromoxid <Chrom(IV)-oxid> (1)
- Cluster (1)
- Codierung (1)
- Coherent control (1)
- Compressed Sensing (1)
- Computer (1)
- Computerunterstütztes Lernen (1)
- Core-shell Nanoteilchen (1)
- Coulomb-Blockade (1)
- CrO2 (1)
- Cu(111) (1)
- CuPc (1)
- DBR-Laser (1)
- DBR-laser (1)
- DC-Gating (1)
- DFB-laser (1)
- DFT (1)
- DNS (1)
- Dauerstrichbetrieb (1)
- Defektspektroskopie (1)
- Delamination (1)
- Density-weighting (1)
- Detektor-Array (1)
- Diamant (1)
- Dichte-Wichtung (1)
- Dichtegewichtete Bildgebung (1)
- Didaktik (1)
- Diffusion model (1)
- Diffusions-MRT (1)
- Diffusionsmodell (1)
- Dilute Nitrides (1)
- Dimension 2 (1)
- Disperse Phase (1)
- Dotierter Halbleiter (1)
- Dreidimensionale Bildverarbeitung (1)
- Dreidimensionale Rekonstruktion (1)
- Dreidimensionales Bild (1)
- Dreidimensionales Modell (1)
- Drude model (1)
- Drude-Modell (1)
- Durchblutungsmessung (1)
- Durchstrahlungselektronenmikroskopie (1)
- Dynamisch-ikonische Repräsentation (1)
- Dynamische Lichtstreuung (1)
- E-Learning (1)
- EUV (1)
- EXAFS (1)
- Echozeit (1)
- Einkristall (1)
- Einzelphotonenemisson (1)
- Electronic structure (1)
- Electronics (1)
- Elektrische Entladung (1)
- Elektrolumineszenz (1)
- Elektron-Phonon-Wechselwirkung (1)
- Elektronenkorrelation (1)
- Elektronenstrahllithografie (1)
- Elektronenstrahllithographie (1)
- Elektronenstreuung (1)
- Elektronische Eigenschaft (1)
- Elektronisches Rauschen (1)
- Elementbestimmung (1)
- Emissionsvermoegen (1)
- Energie (1)
- Energieauflösung (1)
- Energierückgewinnungszeit (1)
- Energiespeicher (1)
- Ensemble-Modellierung (1)
- Envelopefunktionennäherung (1)
- Epitaxie (1)
- Epitaxieschicht (1)
- Erdfeld (1)
- Erdmagnetismus (1)
- Extinktion (1)
- Extrazellularvolumen (1)
- Extremes Ultraviolett (1)
- Exzitonen Diffusionslänge (1)
- Exzitonen Dynamik (1)
- Exzitonen Transport (1)
- Exzitonenbeweglichkeit (1)
- FAIR-ASL (1)
- FDTD (1)
- FDTD Simulation (1)
- FIB (1)
- FIR-Spektroskopie (1)
- FT-IR-Spektroskopie (1)
- Fabry-Pérot-Resonator (1)
- Facette (1)
- Fachdidaktik (1)
- Faraday-Effekt (1)
- Faser (1)
- Fatigue (1)
- FeSi (1)
- Felddetektion (1)
- Feldstärkemessung (1)
- Femtosekunden (1)
- Femtosekunden-Laserspektroskopie (1)
- Femtosekundenlaser (1)
- Femtosekundenspektroskopie (1)
- Fermiverteilung (1)
- Fernsehmaske (1)
- Ferromagnetische Heterostruktur (1)
- Ferromagnetismus (1)
- Festkörperspektroskopie (1)
- Festkörpersupport (1)
- Feuchte (1)
- Field Effect Transistor (1)
- Finite Element Simulationen (1)
- Finite Element Simulations (1)
- Finite-Elemente-Methode (1)
- Flugzeit (1)
- Fluor-19 (1)
- Fluoreszenz (1)
- Fluoreszenzlebensdauer-Mikroskopie (1)
- Fluoreszenzmikroskopie (1)
- Flussbildgebung (1)
- Flussleiter (1)
- Flüssiger Zustand (1)
- Flüstergaleriemode (1)
- Formaldehyd (1)
- Fotodetektor (1)
- Fotodetektoren (1)
- Fourier-Spektroskopie (1)
- Fresnel-Zonenplatte (1)
- Fulleren (1)
- Fullerene (1)
- Functional-NMR Tumor Oxygenation Perfusion Simulation (1)
- Funktionelle NMR-Tomographie (1)
- G8 Bayern (1)
- GaAs/AlGaAs Heterostruktur (1)
- GaAs/AlGaAs heterostructure (1)
- GaAs/Luft-Braggspiegel (1)
- GaInNAs (1)
- GaSb (1)
- GaSb/InAs (1)
- Gallium (1)
- Galliumarsenid-Feldeffekttransistor (1)
- Galliumphosphid (1)
- Gasadsorption (1)
- Gasanalyse (1)
- Gasdruck (1)
- Gefügekunde (1)
- Geräuschminderung (1)
- Gewebecharakterisierung (1)
- Gitterbaufehler (1)
- Glas (1)
- Gradientensystem (1)
- Graphen (1)
- Graphische Darstellung (1)
- Grenzflächenchemie (1)
- Grenzflächeneigenschaften (1)
- Grenzflächenphysik (1)
- Grenzschicht (1)
- H2Pc (1)
- HHG (1)
- HREELS (1)
- Hadron-Hadron scattering (experiments) (1)
- Haftungstest (1)
- Halbleiterbauelement (1)
- Halbleitergrenzflächen (1)
- Halbleiterheterostrukturen (1)
- Halbleiterphysik (1)
- Halbleiter‐Laser (1)
- Harmonische (1)
- Harte Röntgenstrahlung (1)
- Hemisphärische Kavität (1)
- Herstellung (1)
- Herz-MRT (1)
- Herzbildgebung (1)
- Herzschlag (1)
- Herzshuntdiagnostik (1)
- Hg(1-x)Cd(x)Te (1)
- High energy physics (1)
- Hitzdrahtverfahren (1)
- Hochfeld-NMR (1)
- Hochgeordnete Monolagen (1)
- Hochtemperatur-Wärmeisolation (1)
- Hohlfaser (1)
- Husimi (1)
- Hybridbildgebung (1)
- Hüftkopfnekrose (1)
- II-IV Halbleiter (1)
- II-VI heterostructures (1)
- II-VI semiconductor (1)
- II-VI-semiconductor (1)
- II-VI-semiconductors (1)
- III - V Halbleiter (1)
- III - V semiconductors (1)
- III-V semiconductor quantum dot (1)
- ITO (1)
- Identität (1)
- Imaging (1)
- Impedance Spectroscopy (1)
- Impedanzspektroskopie (1)
- Impulsmikroskopie (1)
- In situ (1)
- In vivo (1)
- InAs/GaAs Quantenpunkte (1)
- InAs/GaAs quantum dots (1)
- Infarkt (1)
- Infektionsbildgebung (1)
- Infrarot (1)
- Infrarotemission (1)
- Inhomogeneities (1)
- Inhomogenität (1)
- Integriertes Lernen (1)
- Interesse (1)
- Interface physics (1)
- Intersubband-Resonanz (1)
- Inverse Photoemission (1)
- Inversion Recovery (1)
- Inversionsasymmetrische Halbleiter (1)
- Isaac (1)
- Ischämie (1)
- Isomerisierungsreaktion (1)
- Isomerizierung (1)
- Kantenzustand (1)
- Kardio-MRT (1)
- Kationische Lipidbilayer (1)
- Kavitation (1)
- Keramikfaser (1)
- Keramischer Werkstoff (1)
- Kernspinrelaxation (1)
- Kernspintomograph (1)
- Kinematik (1)
- Knochen (1)
- Knochenstruktur (1)
- Knochenzement (1)
- Kohlenwasserstoffe (1)
- Kohlenwasserstoffsensorik (1)
- Kohärente Kontrolle (1)
- Kollektivanregung (1)
- Kollektive Anregung (1)
- Kondensation (1)
- Kondo-Modell (1)
- Kondo-System (1)
- Kontamination (1)
- Kontrollierte Wirkstofffreisetzung (1)
- Kooperatives Lernen (1)
- Kopplung von Festkörper- und Gaswärmeleitung (1)
- Koronarperfusion (1)
- Krach (1)
- Kraft (1)
- Kraftmessung (1)
- Kraftmikroskopie (1)
- Kristallfeld (1)
- Künstliche Synapsen (1)
- LaAlO\(_3\)/SrTiO\(_3\) (1)
- Laborgerät (1)
- Labormikroskopie (1)
- Ladungsdichtewelle (1)
- Ladungslokalisierung (1)
- Ladungsträger (1)
- Landau-Niveau (1)
- Lanthanoxid (1)
- Laserablation (1)
- Laserarray (1)
- Laserdiode (1)
- Lasererzeugtes Plasma (1)
- Lasing (1)
- Latentwärmespeicher (1)
- Lautstärkereduktion (1)
- Legionella (1)
- Legionella pneumophila (1)
- Legionellen (1)
- Legionärskrankheit (1)
- Lehr-Lern-Forschung (1)
- Lehr-Lern-Labor (1)
- Lehramt (1)
- Lehramtsstudierende (1)
- Lehramtsstudium (1)
- Lehranalyse (1)
- Lehrerbildung (1)
- Leistungsverstärkung (1)
- Lernerfolg (1)
- Lernvideos (1)
- Licht Materie Wechselwirkung (1)
- Lichtinduzierter Effekt (1)
- Lichtwellenleiter (1)
- Light-Matter-Interaction (1)
- Lipidmembran (1)
- Lithografie <Halbleitertechnologie> (1)
- Lithographie <Halbleitertechnologie> (1)
- Logic Gate (1)
- Logisches Gatter (1)
- Low temperature effects (1)
- Low-Dimensional Electron Systems (1)
- Low-e (1)
- Lumineszenzdiode (1)
- Lung (1)
- Lung Function (1)
- Lung Imaging (1)
- Lungenbildbgebung (1)
- Lungenfunktionsprüfung (1)
- Lärm (1)
- Lärmbelastung (1)
- MOLLI (1)
- MR microscopy (1)
- MR-MPI-Tomograph (1)
- MR-imaging (1)
- MRT der Lunge (1)
- Ma (1)
- Magnesiumphosphat (1)
- Magnesiumphosphate (1)
- Magnetfeld-Wechselwirkung (1)
- Magnetfeldsensor (1)
- Magnetic Resonance (1)
- Magnetische Eigenschaft (1)
- Magnetische Suszeptibilität (1)
- Magnetischer Röntgenzirkulardichroismus (1)
- Magnetisierung (1)
- Magneto-optik (1)
- Magneto-optische Eigenschaften (1)
- Magnetometrie (1)
- Magnetpartikelspektroskopie (1)
- Magnetresonanzbildgebung (1)
- Magnetresonanzmikroskopie (1)
- Magnetsensor (1)
- Magnetspule (1)
- Magnetteilchen (1)
- Mahlprozess (1)
- Mais (1)
- Malaria (1)
- Mangan (1)
- Manganarsenide (1)
- Manganate (1)
- Manganion (1)
- Massenspektroskopie (1)
- Materialanalytik (1)
- Mechanik (1)
- Mehrfach-Solarzelle (1)
- Mehrphotonen-Spektroskopie (1)
- Membranschwingung (1)
- Membranspannung (1)
- Membranviskosität (1)
- Memkondensator (1)
- Mesoskopischer Transport (1)
- Messprozess (1)
- Metall (1)
- Metallcluster (1)
- Metalloberfläche (1)
- Metalloxide (1)
- Metallschicht (1)
- Metrologie (1)
- Microcavities (1)
- Microresonator (1)
- Microscopy (1)
- Microstructure Modelling (1)
- Microstructure–Property–Relationship (1)
- Mie-Streuung (1)
- Mikrocomputertomographie (1)
- Mikrofertigung (1)
- Mikrokavitäten (1)
- Mikrolaser (1)
- Mikroporosität (1)
- Mikroskop (1)
- Mikrospektralanalyse (1)
- Mikrostrukturmodellierung (1)
- Mikrostruktur–Eigenschafts–Korrelationen (1)
- Mikrosystemtechnik (1)
- Mischkristall (1)
- Mn)As (1)
- Modellbildung (1)
- Moden (1)
- Modulation (1)
- Molekulardynamik (1)
- Molekulare Sonde (1)
- Molekularer Schalter (1)
- Molekülkontakte (1)
- Molekülorbital (1)
- Molekülspektroskopie (1)
- Monoschicht (1)
- Motivation (1)
- Multimedia (1)
- Muskelfaser (1)
- Mustervergleich (1)
- Myokardiale Perfusion (1)
- Myokardiale T1ρ-Quantifizierung (1)
- NIXSW (1)
- NMR-Imaging (1)
- NMR-Mammographie (1)
- NMR-Mikroskopie (1)
- NMR-Spektrometer (1)
- NMR-microscopy (1)
- NSCLC (1)
- NTCDA (1)
- Nanodot-Speicher (1)
- Nanodraht (1)
- Nanooptik (1)
- Nanosonde (1)
- Nanostructure (1)
- Nanotechnologie (1)
- Natrium (1)
- Natrium-23 (1)
- Natur und Technik (1)
- Natur und Technikunterricht (1)
- Navigator (1)
- Neuroinformatik (1)
- Newton (1)
- Nicht-kartesische Bildgebung (1)
- Nicht-kleinzelliges Bronchialkarzinom (1)
- Nichtflüchtiger Speicher (1)
- Nichtunterscheidbarkeit (1)
- Niederdimensionales System (1)
- Niere (1)
- Nitride (1)
- Non-Cartesian Imaging (1)
- Näherungsverfahren (1)
- ODMR-Spektroskopie (1)
- OLED (1)
- Oberflächenchemie (1)
- Oberflächenplasmonen (1)
- Oberflächenröntgenbeugung (1)
- Oberflächenzustand (1)
- Optical Spectroscopy (1)
- Optical spectroscopy (1)
- Optik (1)
- Optisches Filter (1)
- Orbitaltomographie (1)
- Ordnungs-Unordnungs-Umwandlung (1)
- Organic Semiconductors (1)
- Organic Solar Cells (1)
- Organische Halbleiter (1)
- Organische Moleküle (1)
- Organische Solarzellen (1)
- Organischer Feldeffekttransistor (1)
- Organisches Molekül (1)
- Oxygenierung (1)
- PCM (1)
- PTCDA (1)
- Paarpotentiale (1)
- Paneel (1)
- Parallel Imaging (1)
- Paralleler Prozess (1)
- Patientenkomfort (1)
- Pattern Matching (1)
- PbSnSe (1)
- Perfluorkarbon (1)
- Perfusionsmessung (1)
- Perowskit (1)
- Perowskite (1)
- Perowskit‐Halbleiter (1)
- Perowskit‐Solarzellen (1)
- Pflanzen (1)
- Pflanzengewebe (1)
- Phase-encoding (1)
- Phased (1)
- Phasen-Kodierung (1)
- Phasenraumdarstellung (1)
- Phasenschieber (1)
- Phasenumwandlung (1)
- Phenol-Formaldehyd-Kondensationsprodukt (1)
- Phonon (1)
- Phosphor-31-NMR-Spektroskopie (1)
- Photocurrent (1)
- Photodetektor (1)
- Photoelectron Spectroscopy (1)
- Photolumineszenz Quenching (1)
- Photonik (1)
- Photonischer Kristall (1)
- Photovoltaik (1)
- Phthalocyanine (1)
- Physik (1)
- Physikalische Charakterisierung (1)
- Physikalische Eigenschaft (1)
- Physikalische Schicht (1)
- Physikdidaktik (1)
- Physioloische MRT (1)
- Plasmonen (1)
- Polarer Halbleiter (1)
- Polarisiertes Licht (1)
- Polariton-Kondensation (1)
- Polariton-Laser (1)
- Porengröße (1)
- Positionierte Quantenpunkte (1)
- Positionierung (1)
- Professionelle Unterrichtswahrnehmung (1)
- Protonen-NMR-Spektroskopie (1)
- Prozessierung (1)
- Präbolus (1)
- Präpolarisationssystems (1)
- Pulsformung (1)
- Pulver (1)
- Pump-Probe-Technik (1)
- Purcell-Effekt (1)
- Pyrolyse (1)
- Pyrometrie (1)
- Q2DEG (1)
- Quanten-Dash (1)
- Quanten-Hall-Effekt (1)
- Quantenelektrodynamik (1)
- Quantenfilm (1)
- Quantenkryptologie (1)
- Quantenoptik in Halbleitersystemen (1)
- Quantensensor (1)
- Quantenspinsystem (1)
- Quantentrog (1)
- Quantentrogzustände (1)
- Quantenwell-Laser (1)
- Quantum Well (1)
- Quantum Well States (1)
- Quantum confined Stark effect (1)
- Quantum well (1)
- Quantumwire (1)
- Quasiparticle Lifetime (1)
- Quasiteilchen-Lebensdauer (1)
- Quasiteilcheninterferenz (1)
- Quecksilbertellurid (1)
- RIXS (1)
- RTD (1)
- Radial Imaging (1)
- Radiale Bildgebung (1)
- Rapid Prototyping (1)
- Rashba (1)
- Rastermikroskop (1)
- Rastertunnelspektoskopie (1)
- Reaktionskinetik (1)
- Reflexion <Physik> (1)
- Reflexionsgeometrie (1)
- Regelung (1)
- Regionales Blutvolumen (1)
- Rekombination (1)
- Rekonstruktion (1)
- Relaxographie (1)
- Relaxography (1)
- Relaxometrie (1)
- Relaxometry (1)
- Repräsentation (1)
- Repulsion of organic molecules (1)
- Repulsion organischer Moleküle (1)
- Resonanz-Tunneldiode (1)
- Resonanztunneldiode (1)
- Resonator (1)
- Resonatoren (1)
- Resorcin (1)
- Retrospective Motion Compensation (1)
- Retrospektive Bewegungskorrektur (1)
- Ringresonator (1)
- Rotary Excitation (1)
- Röngenbeugung (1)
- Röntgen-Weitwinkelstreuung (1)
- Röntgenabsorptionsspektroskopie (1)
- Röntgendetektor (1)
- Röntgendichroismus (1)
- Röntgenemission (1)
- Röntgenspektroskopie (1)
- Röntgenstrahlung (1)
- Röntgenstreuung (1)
- Röntgenzirkulardichroismus (1)
- SET-Transistor (1)
- SMART (1)
- SPA-LEED (1)
- STED-Mikroskopie (1)
- STM (1)
- STXM (1)
- Saphir (1)
- Sauerstoff (1)
- Sauerstoffbegasung (1)
- Sauerstofffehlstellen (1)
- Sb2Te3 (1)
- Scaffold fabrication (1)
- Scanning tunneling microscopy (1)
- Schattenmaske (1)
- Schichtsysteme (1)
- Schottky-Kontakt (1)
- Schwache Kopplung (1)
- Schüleraktivierung (1)
- Schülerversuch (1)
- Schülervorstellungen (1)
- Sel-MQC (1)
- Selbst-Kalibrierung (1)
- Selbstbild (1)
- Selbstenergie (1)
- Selbstkonzept (1)
- Selbstnavigation (1)
- Selbstorganisation (1)
- Semiconductor heterostrctures (1)
- Semiconductor laser (1)
- Semiconductors (1)
- Sendedioden (1)
- Sequenzentwicklung (1)
- Simulation (1)
- Single Photon Sources (1)
- Single electron transfer (1)
- Single photon emission (1)
- Skyrmion (1)
- Sol-Gel-Prozess (1)
- Sol-Gel-Synthese (1)
- Solarzelle (1)
- Solarzellen (1)
- Sorption (1)
- Spectromicroscopy (1)
- Speicher (1)
- Speicherelement (1)
- Speichertransistor (1)
- Spektrale Editierung (1)
- Spektrales Lochbrennen (1)
- Spektromikroskopie (1)
- Spektroskopische Bildgebung (1)
- Spektroskopische Flussmessung (1)
- Spin Relaxation (1)
- Spin-Bahn-Kopplung (1)
- Spin-Echo (1)
- Spin-Injektion (1)
- Spin-LED (1)
- Spin-Ladungs-Umwandlung (1)
- Spin-Lock (1)
- Spin-Polarisation (1)
- Spin-orbit coupling (1)
- Spinell (1)
- Spinflip-Streuung (1)
- Spinpolarisierte Rastertunnelmikroskopie, Temperaturabhängige Phasenübergänge (1)
- Spinrelaxation (1)
- Spintronics (1)
- Spulen (1)
- Spulen-Array (1)
- Stabilisierung (1)
- Starke Kopplung (1)
- Steifigkeit (1)
- Stochastische Resonanz (1)
- Strahlungskopplung (1)
- Stromantwort (1)
- Strukturbestimmung (1)
- Student-Lab (1)
- Störstellen (1)
- Supersymmetry (1)
- Supraleiter 2. Art (1)
- Supraleitung (1)
- Systembau (1)
- T1 (1)
- T1 Relaxation (1)
- T1 quantification (1)
- T1-Relaxtion (1)
- T1-Wichtung (1)
- T1rho (1)
- T1ρ (1)
- T2 (1)
- T2* (1)
- T2*-Relaxation (1)
- TCSPC (1)
- Table-top (1)
- Tageslichtelement (1)
- Tageslichtnutzung (1)
- Tamm-Plasmonen (1)
- Tautomerisation (1)
- Telekommunikation (1)
- Thermometrie (1)
- Thin Films (1)
- TiOPc (1)
- Tieftemperatur (1)
- Tieftemperatur-Rastertunnelmikroskopie (1)
- Tieftemperaturphänomene (1)
- Tieftemperaturverhalten (1)
- Tomografie (1)
- Topologische Supraleitung (1)
- Trabekel (1)
- Transiente Absorptionsspektroskopie (1)
- Transmission <Physik> (1)
- Transmissionsmikroskopie (1)
- Transport (1)
- Transportmessung (1)
- Traveling Wave Magnetic Particle Imaging (1)
- Tribenzotriquinacen (1)
- Triplett (1)
- Tunnelkontakt (1)
- Tunnelkontakte (1)
- Two-photon absorption (1)
- Two-photon polymerization (1)
- U-Wert (1)
- U-value (1)
- UPS (1)
- URu2Si2 (1)
- UTE (1)
- Ulrakurze Echozeit (1)
- Ultraschneller Prozess (1)
- Ultrathin Transmission Target (1)
- Undulation (1)
- Ununterscheidbarkeit (1)
- Uran (1)
- VCSEL (1)
- VIDE (1)
- VIDED (1)
- VIP (1)
- Vakuum (1)
- Vakuumisolationspanel (1)
- Verglasung (1)
- Vergleichsstudie (1)
- Verstärker (1)
- Verstärkung (1)
- Verteilte Bragg-Reflexion (1)
- Vertikalresonator (1)
- Very strong coupling (1)
- Videoanalyse (1)
- Vizinal (1)
- Volladdierer (1)
- Wabengitter (1)
- Wasserfenster (1)
- Wassertransport (1)
- Wechselwirkung (1)
- Weiche Röntgenstrahlung (1)
- Wellenleiter (1)
- Wigner (1)
- Wigner-Verteilung (1)
- Winkelaufgelöste Photoelektronenspektroskopie (1)
- Winkelaufgelöste Photoemissionsspektroskopie (1)
- Wirkungsquerschnitt (1)
- Wurzel (1)
- Wärmeleitung (1)
- Wärmeschutzverglasung (1)
- Wärmetransport (1)
- Würzburg / Sonderforschungsbereich Erkennung (1)
- Würzburg / Sonderforschungsbereich II-VI-Halbleiter (1)
- XANES (1)
- XRD (1)
- XSW (1)
- Xerogel (1)
- Xylem (1)
- Y-Schalter (1)
- Zahnimplantat (1)
- Zahnmedizin (1)
- Zeitauflösung (1)
- Zerstörungsfreie Werkstoffprüfung (1)
- Zinkoxid (1)
- Zinn-dotiertes Indiumoxid (1)
- Zirkularpolarisation (1)
- ZnSe heterostructure (1)
- ZnSe-Heterostruktur (1)
- Zwei-Photonen-Photoelektronenspektroskopie (1)
- Zwei-Photonen-Polymerisation (1)
- Zweidimensionales Material (1)
- Zweiphotonen-Photoemissionsspektroskopie (1)
- Zweiphotonenabsorption (1)
- Zwischenschicht (1)
- active learning (1)
- adaptive Quantenkontrolle (1)
- adiabatic modetransission (1)
- adsorption (1)
- aerogel (1)
- aerogels (1)
- aluminum-zinc-oxide (1)
- anatomical (1)
- anatomisch (1)
- anisotropy energy (1)
- array (1)
- artificial synapse (1)
- aufdruckbare Solarzellenfarbe (1)
- ballistic (1)
- ballistic transport (1)
- ballistischer Transport (1)
- ballistisches Transport Regime (1)
- bathophenanthroline (1)
- bistabiles Schalten (1)
- bistable switching (1)
- black-blood (1)
- bone cement (1)
- burried interfaces (1)
- cardiac MRI (1)
- cardiac imaging (1)
- cardiac shunt (1)
- cardiovascular system (1)
- cationic lipid bilayer (1)
- ceramic fibers (1)
- characterization (1)
- chemisorption (1)
- circular polarization (1)
- cluster (1)
- coil (1)
- coil-array (1)
- collective excitation (1)
- comparative study (1)
- condensed phase (1)
- confocal microscopy (1)
- contamination (1)
- contrast-enhanced (1)
- coupling of gaseous and solid thermal conduction (1)
- cryo deposition (1)
- cryogenic temperature (1)
- current response (1)
- daylighting (1)
- delamination (1)
- density weighted imaging (1)
- density weighting (1)
- dental implant (1)
- dfb-laser (1)
- dichteangepasste k-Raum Abtastung (1)
- diffraction (1)
- diffusion tensor imaging (1)
- digital Lock-In (1)
- digitaler Lock-In (1)
- diindenoperylene (1)
- dilute nitride (1)
- diode laser (1)
- dispersion (1)
- dreMR (1)
- dynamic light scattering (1)
- dynamic-iconic representation (1)
- dynamische Lichtstreuung (1)
- dünne intermetallische Filme (1)
- echo time (1)
- edge states (1)
- electrically triggered (1)
- electron beam lithography (1)
- electronic transport (1)
- energy storage (1)
- ensemble modeling (1)
- envelope function approximation (1)
- epitaxy (1)
- evolutionary algorithm (1)
- evolutionärer Algorithmus (1)
- exchange (1)
- exciton (1)
- exciton blocking layer (1)
- excitons (1)
- explanatory videos (1)
- extrinsic (1)
- extrinsisch (1)
- facet (1)
- far-infrared spectroscopy (1)
- fatigue (1)
- femtosecond (1)
- femtosecond laser spectroscopy (1)
- ferromagnetism (1)
- ferromagnets (1)
- field free point (FFP) (1)
- field-effect transistor (1)
- flash memory (1)
- floating gate transistor (1)
- flux guides (1)
- flüssige Phase (1)
- free breathing (1)
- free respiration (1)
- fs (1)
- full adder (1)
- functional (1)
- funktionell (1)
- funktionelle Lungenbildgebung (1)
- funktionelle MRT (1)
- g-Wert (1)
- g-value (1)
- gallium nitride (1)
- gallium phosphide (1)
- gas (1)
- gas adsorption (1)
- gasb (1)
- gekoppelte Kavitäten (1)
- geometrische Struktur (1)
- geordnete Metalladsorbate auf Halbleiteroberflächen (1)
- harmonic (1)
- heat transfer (1)
- heterogen (1)
- heterogeneous (1)
- high field NMR (1)
- high power laser (1)
- high temperature (1)
- high temperature thermal insulation materials (1)
- high-power laser (1)
- hochauflösende Bildgebung (1)
- hochauflösende Elektronenbeugung (1)
- hole-burning (1)
- hydrocarbons (1)
- image reconstruction (1)
- impurities (1)
- inctracellular (1)
- indium phosphide (1)
- indium-tin oxide (1)
- infarct (1)
- infrared spectroscopy (1)
- interface properties (1)
- intersubband resonance (1)
- intrazellulär (1)
- intrinsic (1)
- intrinsisch (1)
- inverse photoemission (1)
- isomerization (1)
- kardiale MRT (1)
- keV (1)
- keramische Fasern (1)
- kinematics (1)
- komplexe Gitterkopplung (1)
- kondensierte Phase (1)
- large optical cavity (1)
- laser array (1)
- lasing (1)
- latent heat (1)
- learning (1)
- lift-off (1)
- light matter coupling (1)
- light scattering and absorption (1)
- liquid phase (1)
- localized surface plasmon (1)
- low-emissivity coating (1)
- lung (1)
- mCherry (1)
- magnesium phosphate (1)
- magnetic nanoparticles (1)
- magnetic sensor (1)
- magnetic susceptibility (1)
- magneto optics (1)
- magneto-optical properties (1)
- magnetoresistance (1)
- magnetoresistive effect (1)
- magnetoresistiver Effekt (1)
- mass spectrocopy (1)
- matrix element effects (1)
- mbe (1)
- mechanic (1)
- mechanical stiffness (1)
- mechanische Steifigkeit (1)
- membrane tension (1)
- membrane viscosity (1)
- memory (1)
- memristive Funktionen (1)
- memristive functions (1)
- mesoscopic (1)
- metal-organic (1)
- metall-organisch (1)
- mice (1)
- micro cavity (1)
- microresonator (1)
- microscope (1)
- microstructure (1)
- microtomography (1)
- milling process (1)
- modelling (1)
- moisture (1)
- molecular Dynamics (1)
- molecular contacts (1)
- molecular electronics (1)
- molecular imaging (1)
- molecule (1)
- molekulare Dynamik (1)
- molekulare Elektronik (1)
- mono-mode laser (1)
- monomodige Laser (1)
- motivation (1)
- multilayer (1)
- muscle fiber (1)
- n-Halbleiter (1)
- n-doping (1)
- nano (1)
- nano optics (1)
- nano-CT (1)
- nanoelectronic (1)
- nanoelectronics (1)
- nanoparticle (1)
- nanoparticles (1)
- nanotechnology (1)
- nanowire (1)
- nicht-diagonale langreichweitige Ordnung (1)
- nichtlinearer Magnetotransport (1)
- niederdimensionale Elektronensysteme (1)
- niedrigemittierende Beschichtung (1)
- non-classical light (1)
- nonlinear magnetotransport (1)
- oligo-DNA (1)
- optical (1)
- optical resonator (1)
- optimale Teilchendurchmesser (1)
- optimum particle diameter (1)
- optisch (1)
- opto electronics (1)
- optoelectronic devices (1)
- optoelektronische Bauelemente (1)
- organic field-effect transistor (1)
- organic semiconductor (1)
- organische Halbleiter (1)
- oxide heterostructures (1)
- oxygen vacancies (1)
- oxygen-enhanced (1)
- pair potentials (1)
- parallel imaging (1)
- paramagnetic resonance (1)
- partizipierende Medien (1)
- performance (1)
- perovskites (1)
- phase change material (1)
- phase retarder (1)
- phase transition (1)
- phase-space-representation (1)
- phased (1)
- phased-array (1)
- phenolic resin (1)
- photocurrent (1)
- photoelectron spectrocsopy (1)
- photoelectron spectroscopy (1)
- photoelectron spectrscopy (1)
- photoinduced transport (1)
- photoinduzierter Transport (1)
- photoluminescence (1)
- photoluminescence spectroscopy (1)
- photonic crystal (1)
- photonic crystals (1)
- photonic dot (1)
- photonische Kristalle (1)
- photonischer Punkt (1)
- phthalocyanine (1)
- physical characterisation (1)
- physics (1)
- physics education (1)
- plant roots (1)
- plasmons (1)
- point emitters (1)
- polariton (1)
- pore size (1)
- porous (1)
- porös (1)
- power gain (1)
- pre-service teachers (1)
- prebolus (1)
- processing (1)
- professional vision (1)
- pulse shaping (1)
- pyrolysis (1)
- quantum dash (1)
- quantum dot laser (1)
- quantum dots (1)
- quantum information technology (1)
- quantum key distribution (1)
- quantum optics (1)
- quantum optics in semiconductors (1)
- quantum well (1)
- quantum wells (1)
- quantum wire (1)
- quantum-well laser (1)
- quantumcascade laser (1)
- radiation transport (1)
- radiative coupling (1)
- reaction cross section (1)
- reconstruction (1)
- rectification (1)
- redispergierte Nanopartikel-Sole (1)
- redispersed nanoparticle sol (1)
- resonant scattering (1)
- resonante Streuung (1)
- resonator (1)
- rotating magnetic field (1)
- sFLIM (1)
- scanning (1)
- selective multiple quantum filter (1)
- selektiver Mehrquantenfilter (1)
- self-calibration (1)
- self-concept (1)
- semi-magnetic (1)
- semiconductor interfaces (1)
- semiconductor quantum dot (1)
- semiconductor quantum dots (1)
- semimagnetic semiconductor (1)
- semimagnetisch (1)
- shadow mask (1)
- single crystal (1)
- single electron transport (1)
- single quantum dot (1)
- site-controlled (1)
- site-controlled quantum dot (1)
- site-controlled quantum dots (1)
- sodium (1)
- soft x-ray (1)
- sol gel (1)
- sol-gel process (1)
- sol-gel-technology (1)
- solar cells (1)
- solar glazing (1)
- solid state physics (1)
- solid support (1)
- sorption (1)
- spectral editing (1)
- spectroscopic imaging (1)
- spectroscopy (1)
- spektroskopie (1)
- spezifische Absorptionsrate (1)
- spin dephasing (1)
- spin label (1)
- spin labeling (1)
- spin polarization (1)
- spin relaxation (1)
- spin-flip Raman spectroscopy (1)
- spindynamic (1)
- spindynamics (1)
- spinflip scattering (1)
- spinpolarized scanning tunneling microscopy, temperature dependent phase transitions (1)
- steady-state free precession (1)
- steam (1)
- stehende Röntgenwellenfelder (1)
- stimulated echo (1)
- stimuliertes Echo (1)
- strong coupling (1)
- structure determination (1)
- students' conceptions (1)
- surface (1)
- surface state (1)
- tapered laser (1)
- thermal barrier coating (1)
- thermal insulation (1)
- time resolved (1)
- timeresolved spectroscopy (1)
- tissue characterization (1)
- tomographic imaging method (1)
- topological insulator (1)
- transiente Absorption (1)
- transiente absorption spectroscopy (1)
- transition metal (1)
- transmission microscopy (1)
- transport (1)
- transport measurement (1)
- transport spectroscopy (1)
- tunable laser (1)
- tunnel contacts (1)
- two photon interference (1)
- ultrafast (1)
- ultraschnell (1)
- undulation (1)
- vacuum insulation panel (1)
- verborgene Grenzflächen (1)
- verdünnte Nitride (1)
- vertical (1)
- vertikal (1)
- vicinal (1)
- video analysis (1)
- water window (1)
- waveguide (1)
- weit abstimmbare Laser (1)
- weite Abstimmbarkeit (1)
- widely tunable laser (1)
- x-ray diffraction (1)
- x-ray emission (1)
- x-rays (1)
- xerogel (1)
- xylem cavitation (1)
- zeitafgelöst (1)
- zeitaufgelöste Spektroskopie (1)
- zone plate (1)
- zweidimensional (1)
- Übergangsmetall (1)
- Überstruktur (1)
Institute
- Physikalisches Institut (211) (remove)
Sonstige beteiligte Institutionen
- Universitätsklinikum Würzburg (3)
- Bayerisches Zentrum für Angewandte Energieforschung e.V. (1)
- Deutsches Zentrum für Herzinsuffizienz (1)
- Didaktik der Physik (1)
- Fraunhofer ISC (1)
- Fraunhofer Institut für Integrierte Schaltungen (IIS) (1)
- Fraunhofer-Institut für Silcatforschung ISC in Würzburg (1)
- Institut für Medizintechnik Schweinfurt (IMeS) (1)
- Ludwig-Maximilians-Universität München, Fakultät für Physik (1)
- Stanford University (1)
ResearcherID
- N-7500-2014 (1)
In dieser Arbeit wurde die Dynamik spintragender Teilchen (Elektronen, Löcher, Exzitonen) in selbstorganisierten Cd(Mn)Se/ZnSe Quantenpunkten sowie leicht dotiertem GaAs untersucht. Die unterschiedlichen Materialgruppen boten die Möglichkeit verschiedene Einflüsse auf Spinzustände zu studieren. Die Injektion definierter Spinzustände in die Halbleiterstrukturen erfolgte ausschließlich auf optischem Weg. Ebenfalls optisch wurde auch die zeitliche Entwicklung der Spinzustände detektiert. Die Anwendung von zeitaufgelöster Photolumineszenzspektroskopie sowie zeitaufgelöster Kerr-Rotation, ermöglichte den Zugriff sowohl auf longitudinale wie auch transversale Spinrelaxationsprozesse. Desweiteren wurde eine Kopplung der Quantenpunkten über ihr Strahlungsfeld diskutiert.
Es wurde die zeitabhängige Relaxation der Elektronenverteilung in einem Metall-Halbleiter (Galliumarsenid-Gold) Kontakt nach Anregung durch einen Femtosekundenlaserpuls untersucht. Der Einfluss von internen Photoströmen und extern angelegten Spannungen auf die zeitaufgelöste Messung der Elektronenverteilung durch ein Flugzeitspektrometer wird bestimmt und simuliert.
In dieser Arbeit werden drei Lanthanmanganat-Systeme mittels SQUID-(Superconducting Quantum Interference Device) Magnetometrie und XMCD-(X-ray Magnetic Circular Dich-roism) Messungen an den jeweiligen Absorptionskanten (XANES: X-ray Absorption Near Edge Structure) sowie im kantenfernen Bereich (MEXAFS: Magnetic Extended X-ray Ab-sorption Fine Structure) im Hinblick auf die Klärung ihrer magnetischen (Unter-)Struktur untersucht. Bei Lanthanmanganaten wird sowohl im Verlauf des spingemittelten als auch spinabhängigen Absorptionskoeffizienten an der Mn K Kante immer eine energetisch über 40eV ausgedehnte Doppelstruktur beobachtet. Durch Vergleich mit theoretischen Bandstrukturrechnungen und Messungen an Referenzsystemen lassen sich diese Strukturen auf zwei energetisch getrennte, resonante Übergänge in leere Mn 4p Zustände zurückführen. Die Ursachen liegen in der Kristallstruktur der Lanthanmanganate und damit ihrer Bandstruktur begründet. XMCD-Messungen an den La L2,3 Kanten zeigen, dass dieses Element zur Gesamtmagnetisierung dieser Verbindungen nur ein unerhebliches Moment beiträgt und daher in einer Xenon-ähnlichen Elektronenkonfiguration vorliegt. Durch die interatomare Coulombwechselwirkung der nahezu unbesetzten La 5d Zustände mit den magnetisch aktiven Ionen im Kristall dienen XMCD-Messungen an den La L2,3 Kanten als Sonde für die magnetische Lanthanumgebung. Ähnliches gilt für die entsprechenden MEXAFS. Der proportionale Zusammenhang der Größe der MEXAFS mit dem Spinmoment der Nachbarionen besitzt auch bei den Lanthanmanganat-Systemen mit den stark hybridisierten Elektronen der Mn 3d Schale Gültigkeit. Der Spinmoment-Korrelationskoeffizient aSpin gilt auch hier, was eine weitere Bestätigung des MEXAFS-Modells auch für oxidische Systeme ist. Im dotierten System La1.2Nd0.2Sr1.6Mn2O7 koppelt das Neodymmoment innerhalb einer Doppellage antiferromagnetisch zum Mn-Untergitter. Durch die Neodym-Dotierung am La/Sr-Platz im Kristall ist die ferromagnetische Kopplung der Doppellagen untereinander abge-schwächt und die Rückkehr in die antiferromagnetische Phase nach dem Abschalten des äußeren Magnetfeldes damit erleichtert. Das Mn-Bahnmoment ist von nahezu verschwindender Größe („gequencht“). Das System La1.2Sr1.8Mn2-xRuxO7 zeigt mit zunehmendem Rutheniumgehalt eine Erhöhung der Curie-Temperatur, was bei Ruddlesden-Popper Phasen zum ersten Mal beobachtet wurde. Das Ru-Untergitter und das Mn-Gitter sind zueinander antiparallel gekoppelt. Durch Bestimmung der Valenzen von Mn und Ru wird ein dem Superaustausch ähnliches Kopplungsmodell entworfen, womit der Anstieg in der Curie-Temperatur erklärbar ist. Das neu entwickelte XMCD-Experiment auf Basis eines Phasenschiebers und digitaler Sig-nalaufbereitung durch eine Lock-In Software besitzt ein Signal-Rausch Verhältnis in der Nähe der Photonenstatistik und liefert einen großen Zeit- und Qualitätsgewinn gegenüber Messmethoden mit Magnetfeldwechsel. Auf teure analoge Lock-In Messverstärker kann verzichtet werden. Zukünftig erweitert sich mit diesem Aufbau die für XMCD-Experimente zugängliche Anzahl an Synchrotronstrahlplätzen. Diese Experimente sind jetzt auch mit linear polarisierter Röntgenstrahlung an Wiggler/Undulator Strahlplätzen und zukünftigen XFELs (X-ray Free Electron Laser) durchführbar.
Das Ziel dieser Arbeit ist eine umfassende numerische und experimentelle Charakterisierung des Wärmetransports in oxidkeramischen Faserisolationen im Hochtemperaturbereich. Zugleich sollen neue Konzepte für eine optimierte technische Auslegung von Faserisolationen erarbeitet werden. Oxidkeramiken zeigen im Infrarotbereich ein semitransparentes Verhalten. Das bedeutet, ein Teil der Strahlung gelangt durch die Probe, ohne gestreut oder absorbiert zu werden. Durch die Ausgestaltung als disperses Medium mit Abmessungen der Fasern im $\mu m$ Bereich wird jedoch eine starke Wechselwirkung mit infraroter Lichtstrahlung erzeugt. Man befindet sich im optischen Resonanzbereich. Technisch relevante Faserisolationen besitzen eine Rohdichte zwischen $50 \mathrm{kg/m^3}$ und $700 \mathrm{kg/m^3}$ und können als optisch dichtes Medium betrachtet werden. Eine Optimierung hinsichtlich der Dämmwirkung gegen Wärmestrahlung bedeutet eine massenspezifische Maximierung des Lichtstreuvermögens im relevanten Wellenlängenbereich. Hierzu werden in einer numerischen Studie keramische Hohlfaserisolationen mit konventionellen Fasern verglichen. Diese Abhandlung unter Berücksichtigung anwendungsnaher Aspekte gelangt zu der Schlussfolgerung, dass die Strahlungswärmestromdichte in Hohlfaserisolationen, im Vergleich zu konventionellen Isolationen, signifikant erniedrigt wird. Hinsichtlich der Gesamtwärmeleitfähigkeit ist eine Reduzierung um den Faktor zwei zu erwarten. \\
Trotz moderner Rechner ist die Anwendung der vollen Maxwellschen Streutheorie, insbesondere im Rahmen von Optimierungsaufgaben mehrschichtiger Streukörper, ein zeitaufwendiges Unterfangen. Um sinnvolle Parameterkonfigurationen bereichsweise eingrenzen zu können, wird eine Näherungsmethode für die Lichtstreuung an mehrschichtigen Zylindern weiterentwickelt und mit der vollständigen Maxwellschen Streutheorie verglichen. Es zeigt sich, dass das Modell für kleine bis moderate Brechungsindizes sehr gute Vorhersagekraft besitzt und auch zur näherungsweisen Berechnung der Streueffizienzen für räumlich isotrop angeordnete Zylinder herangezogen werden kann. \\
Neben den numerischen Studien wird im experimentellen Teil dieser Arbeit
eine kommerzielle Faserisolierung aus Aluminiumoxid hinsichtlich ihrer Wärmetransporteigenschaften charakterisiert. Die optischen Transportparameter Albedo und Extinktion werden mittels etablierter Messmethoden bestimmt. Bei bekannter Faserdurchmesserverteilung können diese Messwerte dann mit den theoretischen Vorhersagen der Maxwellschen Streutheorie verglichen werden.\\
Um technische Optimierungsmaßnahmen experimentell zu verifizieren, besteht die Notwendigkeit, die Temperaturleitfähigkeit bzw. die Wärmeleitfähigkeit auch bei hohen Temperaturen oberhalb von $1000^\mathrm{o}\mathrm{C}$ zuverlässig bestimmen zu können. Zu diesem Zweck wird ein Versuchsaufbau realisiert, um in diesem Temperaturbereich erstmals die sogenannte Thermal-Wave-Analyse anzuwenden. Durch Abgleich mit einem gekoppelten Wärmetransportmodell und einem etablierten Messverfahren wird die besondere Eignung der Thermal-Wave-Analyse für berührungsfreie Hochtemperaturmessungen gezeigt.
Im Rahmen dieser Arbeit wurden die magnetischen Eigenschaften des Halbmetalls CrO2 untersucht. CrO2 hat in den letzten Jahren erneut ein sehr starkes Interesse erfahren. Der Grund hierfür liegt darin, dass dieses Material, aufgrund seiner theoretisch vorhergesagten und inzwischen nachgewiesenen Spinpolarisation von nahezu 100 % an der Fermikante und seiner metastabilen Eigenschaften, ein stark diskutierter Kandidat für Spintronic-Anwendungen wie den Quantencomputer ist. Die Möglichkeit der Spininjektion ist für CrO2 gegeben und in der Zwischenzeit auch erfolgreich umgesetzt worden. Die Untersuchungen zielten auf eine Erklärung für die intrinsischen Eigenschaften wie magnetokristalline Anisotropie, magnetischer Dipolterm und dem eigentlich gequenchten Bahnmoment. Die Untersuchungen fanden an den Cr L2,3 und an der O K Kante statt. Insbesondere für die Auswertung an den Cr L2,3-Kanten war es notwendig, mit einer neuartigen Auswertemethodik sämtliche aufgenommenen Daten zu analysieren, da eine herkömmliche Summenregelauswertung leider nicht durchgeführt werden konnte. Der Grund hierfür lag in der zu geringen L2,3-Aufspaltung des leichten 3d-Übergangmetalls Cr. Mit Hilfe der so genannten Momentenanalyse war es nun möglich, die überlappenden Strukturen voneinander zu separieren, und darüber hinaus auch verschiedene Anteile der Bandstruktur verschiedenen spektralen Beiträgen zuzuordnen. Die Ergebnisse an CrO2 zeigten eine sehr starke Abhängigkeit des magnetischen Bahnmomentes, der Summe von Spin und magnetischem Dipolterm sowie der magnetokristallinen Anisotropieenergie vom Winkel zwischen den rutilen a- und c-Achsen. Noch mehr als das Gesamtbahnmoment zeigen zwei, mit Hilfe der Momentenanalyse separierbare, spektrale Beiträge starke Änderungen der einzelnen Bahnmomente. Dieses unerwartete und ausgeprägte Verhalten konnte mittels eines Vergleichs mit den Sauerstoff K-Kanten XMCD-Daten bestätigt werden, was auf eine sehr starke Hybridisierung der beiden Zustände schließen lässt. Die Trennung der stark anisotropen Summe von Spin-Moment und TZ-Term über die Summenregel für den magnetischen Dipolterm liefert eine Größenordnung des TZ-Terms, wie er bis zu diesem Zeitpunkt nicht vorgefunden wurde. Ein Vergleich der magnetokristallinen Anisotropieenergie, gewonnen durch die Messung von elementspezifischen Hysteresekurven mit Hilfe des XMCD-Effektes, mit dem Brunomodell, das eine magnetisch leichte Richtung für die Achse mit dem größten Bahnmoment vorhersagt, kommt zu keinem positiven Ergebnis. Erst die von G. van der Laan aufgezeigte Erweiterung, in der auch der TZ-Term mit aufgenommen ist, liefert für das System CrO2 ein quantitativ übereinstimmendes Ergebnis der MAE mit den gemessenen experimentellen Momenten. Erwähnenswert in diesem Zusammenhang ist die Tatsache, dass das Bahnmoment und der magnetische Dipolterm unterschiedliche leichte Richtungen bevorzugen und beide Anteile fast gleich groß sind, wobei der magnetische Dipolterm die Überhand hat. In einem zweiten Teil der Arbeit wurde nun auch eine Temperaturabhängigkeit untersucht. Ziel war es, Aussagen über die Entstehung von Bahnmomenten, Dipolterm und MAE in Abhängigkeit des vorliegenden Spinmomentes zu gewinnen und diese mit vorhandenen theoretischen Modellen zu vergleichen. Das gemessene Spinmoment wurde mit SQUID-Daten verglichen und zeigte eine qualitative Übereinstimmung. Die extrahierten Bahnmomente zeigten wie der magnetische Dipolterm ein identisches Temperaturverhalten wie das Spinmoment. Dies ist ein Beweis, dass beide Momente in einem solchen System nur durch eine Kopplung mit dem Spinmoment entstehen und durch dieses verursacht sind. Im Weiteren konnte auch eine quadratische Abhängigkeit der MAE vom Spinmoment nachgewiesen werden. Dieses von G. van der Laan und in Vorarbeiten von P. Bruno vorhergesagte Verhalten konnte erstmalig in dieser Arbeit verifiziert werden. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass in dieser Arbeit das ungewöhnliche magnetische Verhalten, insbesondere die Winkelabhängigkeit der magnetischen Momente, durch die Kombination von XAS- und XMCD-Spektroskopie, mit der Verwendung der Momentenanalyse sowie der Untersuchung durch elementspezifische Hystereskurven, ein geschlossenes Bild des Probensystems CrO2 aufgezeigt werden konnte. Das Gesamtbild, das sich ergeben hat, zeigt ganz deutlich auf, dass eine Bandstrukturbeschreibung das gefundene Verhalten erklären kann. Die allgemein vorherrschende, und sicherlich im ersten Moment deutlich intuitivere Vorstellung, dass man im Falle von CrO2 eine Art ionische Bindung hätte, mit einer d2-Konfiguration und erwarteten 2 µB magnetischem Moment am Cr-Platz kann insbesondere die Temperaturabhängigkeit der Anisotropieenergie nicht erklären. Auch in diesem Zusammenhang liefert das Bandmodell eine sehr gute Beschreibung.
Einerseits besteht die einfachste Möglichkeit zum Ladungs- und Informationstransport zwischen zwei Punkten in deren direkter Verbindung durch eindimensionale Kanäle. Andererseits besitzen topologische Materialien exotische und äußerst vorteilhafte Eigenschaften, weshalb es nahe liegt, dass schon bald neue Anwendungen aus ihnen realisiert werden. Wenn diese beiden Entwicklungen zusammenkommen, dann ist ein grundlegendes Verständnis von Quanteninterferenz oder Hybridisierungseffekten in eindimensionalen, topologischen Kanälen von fundamentaler Wichtigkeit. Deshalb werden in der vorliegenden Arbeit Wechselwirkungen von eindimensionalen, topologisch geschützten Kantenzuständen, die an ungeradzahligen Stufenkanten auf der (001)–Oberfläche von Pb1−xSnxSe auftreten, untersucht. Aufgrund der lateralen Lokalisierung auf wenige Nanometer um eine Stufenkante herum und der Notwendigkeit zwischen gerad- und ungeradzahligen Stufenkantenhöhen zu unterscheiden, bieten sich die Rastertunnelmikroskopie und -spektroskopie als Methoden an. Die neu entdeckten Kopplungs- bzw. Wechselwirkungseffekte zwischen benachbarten Kantenzuständen treten auf, sobald der Stufe zu Stufe Abstand einen kritischen Wert von dkri ≈ 25nm unterschreitet. Dieses Kriterium kann durch verschiedene räumliche Anordnungen von Stufenkanten erfüllt werden. Infolgedessen werden sich kreuzende, parallel verlaufende und zusammenlaufende Stufenkanten genauer untersucht. Bei letzteren verändert sich entlang der Struktur kontinuierlich der Abstand und damit die Kopplungsstärke zwischen den beiden Randkanälen. Infolgedessen wurden drei Koppelungsregime identifiziert. (I) Ausgehend von einer schwachen Wechselwirkung zeigt der für die Kantenzustände charakteristische Peak im Spektrum zunächst eine Verbreiterung und Verminderung der Intensität. (II) Mit weiter zunehmender Wechselwirkung beginnt sich der Zustand in zwei Peaks aufzuspalten, sodass ab dkri ≈ 15nm an beiden Stufenkanten durchgehen eine Doppelpeak zu beobachten ist . Mit weiter abnehmendem Abstand erreicht die Aufspaltung Werte von einigen 10 meV, während sich die Intensität weiter reduziert. (III) Sobald zwei Stufenkanten weniger als etwa 5nm voneinander getrennt sind, konvergieren aufgrund der schwindenden Intensität und des sinkenden energetischen Abstands der beiden Peaks zu den van Hove Singularitäten die Spektren an den Stufenkanten gegen das Spektrum über einer Terrasse. i Die Aufspaltung verläuft in den Bereichen I und II asymmetrisch, d. h. ein Peak verbleibt ungefähr bei der Ausgangsenergie, während der andere mit zunehmender Kopplung immer weiter weg schiebt. Bezüglich der Asymmetrie kann kein Unterschied festgestellt werden, ob die zusammenlaufenden Stufenkanten eine Insel oder Fehlstelleninsel bilden oder ob die Stufenkanten sogar gänzlich parallel verlaufen. Es zeigt sich keine Präferenz, ob zunächst der niederenergetische oder der hochenergetische Peak schiebt. Erst im Regime starker Kopplung (III) kann beobachtet werden, dass beide Peaks die Ausgangsenergie deutlich verlassen. Im Gegensatz dazu kann bei sich kreuzenden Stufen ein erheblicher Einfluss der Geometrie, in Form des eingeschlossenen Winkels, auf das Spektrum beobachtet werden. Unabhängig vom Winkel existiert am Kreuzungspunkt selbst kein Kantenzustand mehr. Die Zustände an den vier Stufen beginnen, abhängig vom Winkel, etwa 10-15nm vor dem Kreuzungspunkt abzuklingen. Überraschenderweise zeigt sich dabei, dass im Fall rechtwinkliger Stufen gar keine Aufspaltung zu beobachten ist, während bei allen anderen Winkeln ein Doppelpeak festgestellt werden kann. Diese Entdeckung deutet auf Orthogonalität bezüglich einer Quantenzahl bei den beteiligten Kantenzustände hin. Neben einer nur theoretisch vorhergesagten Spinpolarisation kann dieser Effekt auch von dem orbitalem Charakter der beteiligten Dirac–Kegel verursacht sein. Da der topologische Schutz in Pb1−xSnxSe durch Kristallsymmetrien garantiert ist, wird als letzter intrinsischer Effekt der Einfluss von eindimensionalen Defekten auf die Kantenzustände untersucht. Berücksichtigt werden dabei ein nicht näher klassifizierbarer, oberflächennaher Defekt und Schraubversetzungen. In beiden Fällen kann ebenfalls eine Aufspaltung des Kantenzustands in einen Doppelpeak gezeigt werden. Im zweiten Teil dieser Arbeit werden die Grundlagen für eine Wiederverwendung von (Pb,Sn)Se–Oberflächen bei zukünftige Experimenten mit (magnetischen) Adatomen geschaffen. Durch Kombination von Inoenzerstäubung und Tempern wird dabei nicht nur eine gereinigte Oberfläche erzeugt, sondern es kann auch das Ferminiveau gezielt erhöht oder gesenkt werden. Dieser Effekt beruht auf eine Modifikation der Sn– Konzentration und der von ihr kontrollierten Anzahl an Defektelektronen. Als letztes sind erste Messungen an Cu- und Fe–dotierte Proben gezeigt. Durch die Adatome tritt eine n–Dotierung auf, welche den Dirac–Punkt des Systems in Richtung des Ferminiveaus verschiebt. Sobald er dieses erreicht hat kommt es zu Wechselwirkungsphänomenen an freistehenden Stufenkanten. Dies führt zu einer Doppelpeakstruktur mit einer feinen Aufspaltung von wenigen meV. Das Phänomen ist auf ein schmales Energiefenster beschränkt, bei dem die Lage des Dirac–Punkts nur etwa 5 meV (in beide Richtungen) von der des Ferminiveaus abweichen darf.
Wachstum und Charakterisierung von Quantenpunkt-Mikrotürmchen mit adiabatischer Modenanpassung
(2013)
Verschiedene Konzepte zur Realisierung einer geeigneten Umgebung für Licht-
Materie-Wechselwirkung konkurrieren um Anerkennung und eine ständige Optimierung
der Systemparameter findet statt. Das Konzept von Mikrotürmchen scheint
prädestiniert, da es viele anwendungsfreundliche Eigenschaften in sich vereint. Allerdings
stellt die drastische Abnahme des Q Faktors für kleiner werdende Durchmesser
d einen wesentlichen Limitierungsfaktor dieser Strukturen dar. Für viele Anwendungen
resultiert daraus ein Kompromiss aus hohem Q Faktor und kleinem
Modenvolumen der Strukturen, wodurch das volle Potential des Resonatorsystems
nicht ausgeschöpft werden kann. Ziel dieser Arbeit war es, die drastische Abnahme
des Q Faktors von Mikrotürmchen mit Durchmessern um 1μm aufzuheben und
dadurch Resonatoren mit d < 1μm für ausgeprägte Licht-Materie-Wechselwirkung
herzustellen.
Dazu wurde erstmalig beabsichtigt eine Modenanpassung in Mikrotürmchen vorgenommen.
Mittels Molekularstrahlepitaxie konnte eine Übergangsregion, bestehend
aus drei Segmenten, in diese Strukturen implementiert und so ein adiabatischer
Modenübergang zwischen der aktiven Mittelschicht und den Spiegelbereichen
vorgenommen werden. Der positive Einfluss dadurch ergab sich in einer signifikanten
Verbesserung des gemessenen Q Faktors für Durchmesser unter 1μm.
Für d = 0.85μm konnte ein Q Faktor von 14 400 bestimmt werden. Dies stellt damit
den höchsten je gemessenen Wert für Mikrotürmchen im Submikrometerbereich
dar. Dadurch wird ein Bereich mit Modenvolumina < 3 kubischen Wellenlängen erschlossen und ausgeprägte Wechselwirkungseffekte im Mikrotürmchensystem sind zu erwarten. Starke
Quantenpunkt-Licht-Kopplung konnte in diesen Strukturen nachgewiesen werden.
Die höchste Vakuum-Rabiaufspaltung betrug 85μeV und die Visibilität wurde zu
0.41 bestimmt. Im Zuge der weiteren Optimierung der Systemparameter für die starke
Kopplung wurde ein ex-situ Ausheilschritt auf die verwendete Quantenpunktsorte
angewendet. In magnetooptischen Untersuchungen konnte damit eine Verdopplung
der mittleren Oszillatorstärke auf einen Wert von 12 abgeschätzt werden.
Weiter konnte in adiabatischen Mikrotürmchen über einen großen Durchmesserbereich
von 2.25 bis 0.95μm eindeutiger Laserbetrieb des Quantenpunktensembles
nachgewiesen werden. Dabei konnte eine kontinuierliche Reduzierung der Laserschwelle
von über zwei Größenordnungen für kleiner werdende Durchmesser beobachtet
werden. Für Durchmesser < 1.6μm betrug der Beta-Faktor der Mikrolaser in
etwa 0.5. Sie zeigten damit beinahe schwellenloses Verhalten.
Zuletzt wurde der elektrische Betrieb von adiabatischen Mikrotürmchen gezeigt. Dafür
wurde eine dotierte Struktur mit adiabatischem Design hergestellt. Im Vergleich
zur undotierten Struktur fielen die gemessenen Q Faktoren in etwa um 5 000 geringer
aus. Die spektralen Eigenschaften sowohl des Resonators als auch einzelner
Quantenpunktlinien zeigten vernachlässigbare Abhängigkeit der Anregungsart (optisch
oder elektrisch) und zeugen von einem erfolgreichen Konzept zum elektrischen
Betrieb der Bauteile. Zeitaufgelöste Messungen erlaubten die Beobachtung von interessanten
Dynamiken der Rekombination von Ladungsträgern in den Proben. Als
Ursache dafür wurde ein hohes intrinsisches Feld, welches auf Grund des Designs
der Schichtstruktur entsteht, identifiziert. Weiter zeigte sich, dass sich das interne
Feld durch Anregungsart und extern angelegte Spannungen manipulieren lässt.
Im Rahmen dieser Arbeit wurden mit Molekularstrahlepitaxie GaInNAs-Strukturen für mögliche Anwendungen in der Telekommunikation als GaAs-basierende Alternative für herkömmliche Laser auf InP-Substrat hergestellt und untersucht. Zunächst wurden durch Optimierung der Substrattemperaturmessung und RF-Plasmaquelle die Voraussetzungen für gutes GaInNAs-Wachstum geschaffen. Thermisches Ausheilen ist essentiell, um eine gute optische Qualität von GaInNAs-Strukturen zu erzielen. Man beobachtet einen signifikanten Einfluss von Ausheildauer und -temperatur. Exzessives Ausheilen bei zu hohen Temperaturen bzw. zu langen Zeiten führt, neben einer ebenso unerwünschten Blauverschiebung der Emission, wiederum zu einer Degradation der optischen Qualität, die sich in einer deutlichen Reduktion der Photolumineszenz(PL)-Intensität äußert. GaInNAs-Quantenfilm(QF)-Laser mit Emission um 1240 nm mit möglicher Anwendung als Pumplaser für Ramanverstärker wurden hergestellt und charakterisiert. Durch eine Optimierung des in-situ-Ausheilens dieser Laserstrukturen konnten Laser mit sehr niedrigen Schwellenstromdichten von deutlich unter 200 A/cm^2 hergestellt werden. Für eine möglichst hohe Ausgangsleistung wurde der Wirkungsgrad der Bauteile durch eine Optimierung der internen Verluste erhöht. Eine Reduktion der internen Verluste konnte durch eine Anpassung des Dotierprofils und die Verwendung von sogenannten Large-Optical-Cavities (LOCs) erreicht werden. Mit Hilfe des LOC-Designs konnten sehr niedrige interne Verluste von nur 0,5 1/cm bei einer internen Quanteneffizienz von nahezu 80 % erreicht werden. Mit optimierten Strukturen wurde stabiler Dauerstrichbetrieb bei Ausgangsleistungen von mehreren Watt über 1000~h ohne sichtbare Degradation demonstriert. Mit auf dem LOC-Design basierenden Lasern konnte schließlich eine sehr hohe Ausgangsleistung von ca. 9 W gezeigt werden. Anschließend wurden Untersuchungen zu Quantenpunkten (QPen) im Materialsystem GaInNAs vorgestellt. Mit steigendem Stickstoffgehalt beobachtet man eine Rotverschiebung der Emission bis auf 1,43 µm, allerdings gleichzeitig eine deutliche Degradation der optischen Qualität. Eine Untersuchung der QP-Morphologie ergibt eine Reduktion der Homogenität der QP-Größenverteilung, die sich im Auftreten zweier unterschiedlich großer QP-Ensembles äußert. Um diese Degradation der QPe zu vermeiden, wurde weiterhin auf den N-Einbau in den QPen verzichtet. Wider Erwarten führt der Verzicht auf N in den QPen nicht zu einer Blauverschiebung der Emission. Dieses Resultat konnte auf die veränderte QP-Morphologie zurückgeführt werden. Durch eine Erhöhung des N-Gehaltes im die QP überwachsenden QF wurde eine weitere deutliche Rotverschiebung der Emission erreicht. So konnte PL-Emission bei Raumtemperatur mit einem Emissionsmaximum bei 1600 nm demonstriert werden. Weiterhin wurden GaInNAs-QF-Strukturen für Laser im Wellenlängenbereich um 1550 nm untersucht. Da das Wachstum hier auf Grund des deutlich höheren, notwendigen N-Gehaltes wesentlich schwieriger wird, erfolgte zunächst eine detaillierte Untersuchung der wesentlichen Wachstumsparameter. Hierbei ist es essentiell, auch das Ausheilverhalten der jeweiligen Strukturen genau zu betrachten. Bei einer Untersuchung des Einflusses der Wachstumstemperatur auf GaInNAs-Teststrukturen wurden signifikante Unterschiede auch bei nur sehr geringen Änderungen in der Substrattemperatur von nur 10 °C festgestellt. Die beobachteten Effekte wurden vor dem Hintergrund des Modells der QP-ähnlichen Emitter diskutiert. Eine Variation des Arsen-Flusses zeigte einen deutlichen Einfluss auf die PL-Emission und vor allem auf das Ausheilverhalten. Das Ausheilverhalten lässt sich durch eine Anpassung des Arsen-Flusses maßgeschneidert anpassen. Während dem Überwachsen der aktiven Schicht mit Mantel- und Kontaktschicht kann es bereits zu einem Überausheilen der Strukturen kommen. Es wurden Laser mit niedrigen Schwellenstromdichten um 1 kA/cm^2 bis zu einer Wellenlänge von 1500 nm hergestellt. Für höhere Wellenlängen steigt die Schwellenstromdichte in den Bereich von 2 bis 3 kA/cm^2. Maximal wurde Laseremission bei über 1600 nm erreicht. Bei der Untersuchung der bei 1600 nm emittierenden Laserdioden wurde eine Verbreiterung der Laseremission zur hochenergetischen Seite auf bis zu 150 nm Bandbreite bei steigendem Betriebsstrom beobachtet. Dieser Effekt kann mit Hilfe des Modells der QP-ähnlichen Emitter verstanden werden. Unter Ausnutzung dieses Effekts wurden auf dem selben epitaktischen Material monomodige Distributed-Feedback(DFB)-Laser über einen Wellenlängenbereich von ca. 1500 nm bis 1600 nm gezeigt. Auf Basis der zuvor vorgestellten langwelligen Laserstrukturen mit niedrigen Schwellenstromdichten wurde erstmals Dauerstrichbetrieb von monomodigen DFB-Lasern im Bereich um 1500 nm und von multimodigen Stegwellenleiter-Lasern über 1500 nm im Materialsystems GaInNAs gezeigt.
Im Rahmen dieser Arbeit wurden GaInP/GaAs/GaInNAs 3J-Mehrfachsolarzellen in einem MBE/MOVPE-Hybridprozess hergestellt und untersucht. Der verwendete Hybridprozess, bei dem nur die GaInNAs-Teilsolarzelle mittels MBE hergestellt wird, kombiniert diese beiden Technologien und setzt sie entsprechend ihrer jeweiligen Vorteile ein. Die gezeigten Ergebnisse bestätigen grundsätzlich die Machbarkeit des Hybridprozesses, denn eine Degradation des mittels MBE hergestellten GaInNAs-Materials durch die Atmosphäre im MOVPE-Reaktor konnte nicht festgestellt werden. Dieses Resultat wurde von im Hybridprozess hergestellten 3J-Mehrfachsolarzellen, die GaInNAs-Teilsolarzellen enthalten, bekräftigt. Die offene Klemmspannung einer gezeigten Solarzelle erreichte bereits 2,59 V (AM1.5d) bzw. 2,48 V (AM0) und liegt damit jeweils über einer als Referenz hergestellten 2J-Mehrfachsolarzelle ohne GaInNAs. Die mittlere interne Quanteneffizienz der enthaltenen GaInNAs-Teilsolarzelle liegt bei 79 %. Die Berechnungen auf Grundlage dieser Effizienz unter Beleuchtung mit AM1.5d und unter Beleuchtung mit AM0 zeigten, dass nicht die enthaltene GaInNAs-Teilsolarzelle Strom limitierend wirkt, sondern die mittels MOVPE gewachsene GaInP-Teilsolarzelle. Die experimentell bestimmte Kurzschlussstromdichte der hergestellten Mehrfachsolarzelle ist wegen dieser Limitierung etwas geringer als die der 2J-Referenzsolarzelle. Der MOVPE-Überwachsvorgang bietet zwar noch weiteres Verbesserungspotential, aber es ist naheliegend, dass der Anwachsvorgang auf dem MBE-Material soweit optimiert werden kann, dass die aufgewachsenen GaInP- und GaAs-Schichten frei von Degradation bleiben. Damit bietet der Hybridprozess perspektivisch das Potential günstigere Produktionskosten in der Epitaxie von Mehrfachsolarzellen mit verdünnten Nitriden zu erreichen als es ausschließlich mittels MBE möglich ist.
Im Vorfeld zur Herstellung der 3J-Mehrfachsolarzellen wurden umfassende Optimierungsarbeiten des MBE-Prozesses zur Herstellung der GaInNAs-Teilsolarzelle durchgeführt. So wurde insbesondere festgestellt, dass das As/III-Verhältnis während dem Wachstum einen entscheidenden Einfluss auf die elektrisch aktive Dotierung des GaInNAs-Materials besitzt. Die elektrisch aktive Dotierung wiederum beeinflusst sehr stark die Ausdehnung der Raumladungszone in den als p-i-n-Struktur hergestellten GaInNAs-Solarzellen und hat damit einen direkten Einfluss auf deren Stromerzeugung. In der Tendenz zeigte sich eine Zunahme der Stromerzeugung der GaInNAs-Teilsolarzellen bei einer gleichzeitigen Abnahme ihrer offenen Klemmspannung, sobald das As/III-Verhältnis während des Wachstums reduziert wurde. Durch eine sehr exakte Kalibration des As/III-Verhältnisses konnte ein bestmöglicher Kompromiss zwischen offener Klemmspannung und Stromerzeugung gefunden werden. Eine gezeigte GaInNAs-Einfachsolarzelle erreichte eine mittlere interne Quanteneffizienz von 88 % und eine offene Klemmspannung von 341 mV (AM1.5d) bzw. 351 mV (AM0). Berechnungen auf Grundlage der Quanteneffizienz ergaben, dass diese Solarzelle integriert in eine 3J-Mehrfachsolarzelle unter dem Beleuchtungsspektrum AM1.5g eine Stromdichte von 14,2 mA/cm^2 und unter AM0 von 17,6 mA/cm^2 erzeugen würde. Diese Stromdichten sind so hoch, dass diese GaInNAs-Solarzelle die Stromproduktion der GaInP- und GaAs-Teilsolarzellen in einer gängigen Mehrfachsolarzelle erreicht und keine Ladungsträgerverluste auftreten würden. Aufgrund ihrer höheren offenen Klemmspannung gegenüber einer Ge-Teilsolarzelle bietet diese GaInNAs-Teilsolarzelle das Potential die Effizienz der Mehrfachsolarzelle zu steigern. Messungen der Dotierkonzentration in der GaInNAs-Schicht dieser Solarzelle ergaben extrem geringe Werte im Bereich von 1x10^14 1/cm^3 bis 1x10^15 1/cm^3 (p-Leitung). In Ergänzung zu den Optimierungen des As/III-Verhältnisses konnte gezeigt werden, dass sich ein Übergang von p- zu n-Leitung im GaInNAs mit der Verringerung des As/III-Verhältnisses erzeugen lässt. Nahe des Übergangsbereiches wurden sehr geringe Dotierungen erreicht, die sich durch eine hohe Stromproduktion aufgrund der Ausbildung einer extrem breiten Verarmungszone gezeigt haben. Durch eine reduzierte offene Klemmspannung der bei relativ geringen As/III-Verhältnissen hergestellten Solarzellen mit n-leitendem GaInNAs konnte auf das Vorhandensein von elektrisch aktiven Defekten geschlossen werden. Generell konnten die gemessenen elektrisch aktiven Dotierkonzentrationen im Bereich von üblicherweise 10^16 1/cm^3 mit hoher Wahrscheinlichkeit auf elektrisch aktive Kristalldefekte im GaInNAs zurückgeführt werden. Eine Kontamination des Materials mit Kohlenstoffatomen in dieser Größenordnung wurde ausgeschlossen.
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Licht-Materie-Wechselwirkung in Quantenpunkt-Mikroresonatoren und deren vertikalen und lateralen Emissionseigenschaften. Quantenpunkte sind nanoskopische Strukturen, in denen die Beweglichkeit der Ladungsträger unterhalb der de-Broglie-Wellenlänge eingeschränkt ist, wodurch die elektronische Zustandsdichte diskrete Werte annimmt. Sie werden daher auch als künstliche Atome bezeichnet. Um die Emissionseigenschaften der Quantenpunkte zu modifizieren, werden sie im Rahmen dieser Arbeit als aktive Schicht in Mikrosäulenresonatoren eingebracht. Diese bestehen aus einer GaAs lambda-Kavität, die zwischen zwei Braggspiegeln aus alternierenden GaAs und AlAs Schichten eingefasst ist. Diese Resonatoren bieten sowohl eine vertikale Emission über Fabry-Perot Moden, als auch eine laterale Emission über Flustergaleriemoden. Die Licht-Materie-Wechselwirkung zwischen den Resonatormoden und lokalisierten Ladungsträgern in den Quantenpunkten, genannt Exzitonen, kann in zwei Regime unterteilt werden. Im Regime der starken Kopplung wird der spontane Emissionsprozess in einem Quantenpunkt reversibel und das emittierte Photon kann wieder durch den Quantenpunkt absorbiert werden. Die theoretische Beschreibung der Kopplung eines Exzitons an die Resonatormode erfolgt über das Jaynes-Cummings Modell und kann im Tavis-Cummings Modell auf mehrere Emitter erweitert werden. Ist die Dämpfung des Systems zu gross, so befindet man sich im Regime der schwachen Kopplung, in dem die Emissionsrate des Quantenpunkts durch den Purcell-Effekt erhöht werden kann. In diesem Regime können Mikrolaser mit hohen Einkopplungsraten der spontanen Emission in die Resonatormode und niedrigen Schwellpumpströmen realisiert werden. Zur Charakterisierung der Proben werden vor allem die Methoden der Mikro-Elektrolumineszenz und der Photonenkorrelationsmessungen eingesetzt.
Vakuumisolationspaneele (VIP) aus pyrogener Kieselsäure und metallisierten Folien als vakuumdichter Umhüllung wurden untersucht. Der Gas- und Feuchteeintrag durch die Folienumhüllung in das Panel wurde in Abhängigkeit von Folientyp, Panelformat und Klimabedingung ermittelt. Weiterhin wurde der Einfluss der Feuchte auf den transienten und stationären Wärme- und Feuchtetransport bestimmt. Anhand der Ergebnisse lässt sich die Degradation der Dämmwirkung der untersuchten VIPs langfristig prognostizieren.
Die Dissertation beschäftigt sich mit der Analyse von oxidischen Nanostrukturen. Die Grundlage der Bauelemente stellt dabei die LaAlO3/SrTiO3-Heterostruktur dar. Hierbei entsteht an der Grenzfläche beider Übergangsmetalloxide ein quasi zweidimensionales Elektronengas, welches wiederum eine Fülle von beachtlichen Eigenschaften und Charakteristika zeigt. Mithilfe lithographischer Verfahren wurden zwei unterschiedliche Bauelemente verwirklicht. Dabei handelt es sich einerseits um einen planaren Nanodraht mit lateralen Gates, welcher auf der Probenoberfläche prozessiert wurde und eine bemerkenswerte Trialität aufweist. Dieses Bauelement kann unter anderem als ein herkömmlicher Feldeffekttransistor agieren, wobei der Ladungstransport durch die lateral angelegte Spannung manipuliert wird. Zusätzlich konnten auch Speichereigenschaften beobachtet werden, sodass das gesamte Bauelement als ein sogenannter Memristor fungieren kann. In diesem Fall hängt der Ladungstransport von der Elektronenakkumulation auf den lateralen potentialfreien Gates ab. Die Memristanz des Nanodrahts lässt sich unter anderem durch Lichtleistungen im Nanowattbereich und mithilfe von kurzen Spannungspulsen verändern. Darüber hinaus kann die Elektronenakkumulation auch in Form einer memkapazitiven Charakteristik beobachtet werden. Neben dem Nanodraht wurde auch eine Kreuzstruktur, die eine ergänzende ferromagnetischen Elektrode beinhaltet, realisiert. Mit diesem neuartigen Bauteil wird die Umwandlung zwischen Spin- und Ladungsströmen innerhalb der nanoskaligen Struktur untersucht. Hierbei wird die starke Spin-Bahn-Kopplung im quasi zweidimensionalen Elektronengas ausgenutzt.
Im Rahmen dieser Arbeit wurden elektronische Bauelemente wie Feldeffekttransistoren, elektronische Speicherelemente sowie resonante Tunneldioden hinsichtlich neuartiger Transporteigenschaften untersucht, die ihren Ursprung in der Miniaturisierung mit Ausdehnungen kleiner als charakteristische Streulängen haben. Die Motivation der vorliegenden Arbeit lag darin, die Physik nanoelektronischer Bauelemente durch einen neuen Computercode: NANOTCAD nicht nur qualitativ sondern auch quantitativ beschreiben zu können. Der besondere Schwerpunkt der Transportuntersuchungen lag im nicht-linearen Transportbereich für Vorwärtsspannungen, bei denen die Differenz der elektrochemischen Potentiale im aktiven Bereich der Bauelemente bei Weitem größer als die thermische Energie der Ladungsträger ist, da nur im nicht-linearen Transportbereich die für eine Anwendung elektronischer Bauelemente notwendige Gleichrichtung und Verstärkung auftreten kann. Hierzu war es notwendig, eine detaillierte Charakterisierung der Bauelemente durchzuführen, damit möglichst viele Parameter zur genauen Modellierung zur Verfügung standen. Als Ausgangsmaterial wurden modulationsdotierte GaAs/AlGaAs Heterostrukturen gewählt, da sie in hervorragender struktureller Güte mit Hilfe der Molekularstrahllithographie am Lehrstuhl für Technische Physik mit angegliedertem Mikrostrukturlabor hergestellt werden können. Im Rahmen dieser Arbeit wurde zunächst ein Verfahren zur Bestimmung der Oberflächenenergie entwickelt und durchgeführt, das darauf beruht, die Elektronendichte eines nahe der Oberfläche befindlichen Elektronengases in Abhängigkeit unterschiedlicher Oberflächenschichtdicken zu bestimmen. Es zeigte sich, dass die so bestimmte Oberflächenenergie, einen äußerst empfindlichen Parameter zur Beschreibung miniaturisierter Bauelemente darstellt. Um die miniaturisierte Bauelemente zu realisieren, kamen Herstellungsverfahren der Nanostrukturtechnik wie Elektronenstrahllithographie und diverse Ätztechniken zum Einsatz. Durch Elektronmikroskopie wurde die Geometrie der nanostrukturierten Bauelemente genau charakterisiert. Transportmessungen wurden durchgeführt, um die Eingangs- und Ausgangskennlinien zu bestimmen, wobei die Temperatur zwischen 1K und Raumtemperatur variiert wurde. Die temperaturabhängigen Analysen erlaubten es, die Rolle inelastischer Streuereignisse im Bereich des quasi-ballistischen Transports zu analysieren. Die Ergebnisse dieser Arbeit wurden dazu verwendet, um die NANOTCAD Simulationswerkzeuge soweit zu optimieren, dass quantitative Beschreibungen von stark miniaturisierten, elektronischen Bauelementen durch einen iterativen Lösungsalgorithmus der Schrödingergleichung und der Poissongleichung in drei Raumdimensionen möglich sind. Zu Beginn der Arbeit wurden auf der Basis von modulationsdotierten GaAs/AlGaAs Heterostrukturen eine Vielzahl von Quantenpunktkontakten, die durch Verarmung eines zweidimensionalen Elektronengases durch spitz zulaufende Elektrodenstrukturen realisiert wurden, untersucht. Variationen der Splitgate-Geometrien wurden statistisch erfasst und mit NanoTCADSimulationen verglichen. Es konnte ein hervorragende Übereinstimmung in der Schwellwertcharakteristik von Quantenpunktkontakten und Quantenpunkten gefunden werden, die auf der genauen Beschreibung der Oberflächenzustände und der Erfassung der realen Geometrie beruhen. Ausgehend von diesen Grundcharakterisierungen nanoelektronischer Bauelemente wurden 3 Klassen von Bauelementen auf der Basis des GaAs/AlGaAs Halbleitersystems detailliert analysiert.
Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, den ultraschnellen Transport und die Energierelaxation von Ladungsträgern an der Grenzfläche von heterogenen Systemen zu untersuchen. Dabei wird gezeigt, dass zeitaufgelöste Zweifarb-Mehrphotonen-Photoemissionsspektroskopie eine gute Methode ist, um Einblick in das Relaxationsverhalten und den dynamischen Ladungsträgertransport in den untersuchten Systemen zu erhalten. Es werden Messungen an zwei unterschiedlichen Systemen vorgestellt: Silbernanoteilchen auf Graphit und ultradünne Silberfilme auf Silizium. Die Untersuchung von heterogenen Systemen erfordert einen selektiven Photoemissionsprozess, d.h. es muss möglich sein, Photoemission von den Nanoteilchen bzw. vom Silberfilm und vom Substrat zu trennen. Für Silbernanoteilchen auf Graphit kann dies erreicht werden, indem die Abfragewellenlänge auf die Resonanz des Plasmon-Polaritons abgestimmt wird. So erhält man dominant Photoemission von den Nanoteilchen, Photoemission vom Graphit kann dagegen vernachlässigt werden. Die transiente Elektronenverteilung in den Nanoteilchen kann aus der Form der Photoemissionsspektren bestimmt werden. Die transiente Verschiebung der Spektren gibt Aufschluss über die Auf- oder Entladung des Nanoteilchens. Dadurch wird es hier möglich, zeitaufgelöste Photoemissionsspektroskopie als ultraschnelle Sonde im Nanometerbereich zu verwenden. Zusammen mit einem Modell für die Relaxation und den Ladungstransfer ist es möglich, quantitative Ergebnisse für die Kopplung zwischen Nanoteilchen und Substrat zu erhalten. Das vorgestellte semiempirische Modell enthält dabei zusätzlich zu Termen für die Relaxation in Nanoteilchen und Substrat die Möglichkeit eines zeitabhängigen Ladungstransfers zwischen Teilchen und Substrat. Die Kopplung wird durch eine Tunnelbarriere beschrieben, deren starke Energieabhängigkeit der Transferwahrscheinlichkeit die experimentellen Ergebnisse gut wiedergibt. Die Stärke des Ladungstransfers und das zeitabhängige Verhalten sind dabei stark von den gewählten Parametern für die Tunnelbarriere abhängig. Insbesondere zeigt der Vergleich der Simulationsergebnisse mit dem Experiment, dass transienter Ladungstransfer ein wichtiger Effekt ist und die Kühlungsdynamik, die im Elektronengas der Nanoteilchen beobachtet wird, wesentlich beeinflusst. Auch im Fall der ultradünnen Silberfilme auf Silizium ist es durch gezielte Wahl der Wellenlängen möglich, die Photoelektronenausbeute selektiv dem Silberfilm oder dem Siliziumsubstrat zuzuordnen. Bei Anregung mit 3.1 eV Photonenenergie dominiert Photoemission aus dem Silberfilm, während es bei Anregung mit 4.65 eV möglich ist, Informationen über die Grenzschicht und das Siliziumsubstrat zu erhalten. Intensitätsabhängige Messungen zeigen den Einfluss der optischen Anregung auf den Verlauf der Schottkybarriere an der Metall-Halbleiter-Grenzschicht. Dieser Effekt ist als Oberflächen-Photospannung bekannt. Die Anregung mit 4.65 eV Photonenenergie bewirkt zusätzlich eine Sättigung langlebiger Zustände an der Metall-Halbleiter-Grenzfläche, was zu einer linearen Abhängigkeit der Photoemissionsausbeute von der Laserfluenz führt. Zeitaufgelöste Zweifarb-Mehrphotonen-Photoemissionsmessungen machen es möglich, die Elektronendynamik an der Metall-Halbleiter-Grenzschicht und im Siliziumsubstrat zu untersuchen. Das Relaxationsverhalten der Ladungsträger zeigt dabei eine komplexe Dynamik, die auf die Anregung von Ladungsträgern in unterschiedlichen Bereichen zurückgeführt werden kann. Dabei dominiert für verschiedene Zwischenzustandsenergien die Dynamik entweder aus dem Film, der Grenzschicht oder dem Siliziumsubstrat, so dass das Relaxationsverhalten grob in drei unterschiedliche Energiebereiche eingeteilt werden kann. Im Silizium können aufgrund der Bandlücke mit 3.1 eV Photonenenergie Elektronen nur bis zu Zwischenzustandsenergien von EF + 2.0 eV angeregt werden. In der Tat stimmen die Relaxationszeiten, die man in diesem Bereich aus den zeitaufgelösten Messungen bestimmt, mit Werten von reinen Siliziumsubstraten überein. Für Zwischenzustandsenergien oberhalb von EF + 2.0 eV findet man überwiegend Anregung im Silberfilm. Die Relaxationszeiten für diese Energien entsprechen Werten von Silberfilmen auf einem isolierenden Substrat. Für sehr niedrige Zwischenzustandsenergien unterhalb von EF + 0.6 eV sind die Zustände wegen der vorliegenden experimentellen Bedingungen permanent besetzt. Der Anregepuls regt Elektronen aus diesen Zuständen an und führt daher in diesem Bereich zu einer Reduktion der Besetzung nach der Anregung mit Licht. Die Zeitkonstante für die Wiederbesetzung liegt im Bereich von mehreren 100 ps bis Nanosekunden. Solch lange Zeiten sind aus Rekombinationsprozessen an der Dipolschicht von Metall-Halbleiter-Grenzflächen bekannt. Zeitaufgelöste Mehrphotonen-Photoemissionsspektroskopie ist also sehr gut geeignet, das komplexe Relaxationsverhalten und den Ladungsträgertransfer an der Grenzfläche eines Schichtsystems zu untersuchen.
Bis in die 50er Jahren wurden ausschließliche Röntgenröhren in der Röntgenspektroskopie benutzt. (Parratt, 1938). In den 50er Jahren wurden die ersten Synchrotrons gebaut und für die Spektroskopie im Röntgenbereich angewendet. (Blocker et al., 1950). Die auch noch heute verwendeten Techniken wurden zum ersten Mal 1948 (Elder et al. 1948) in der Literatur beschrieben. Doch es dauerte Jahrzehnte, bis mit den neu zur Verfügung stehenden Synchrotrons die statische Röngendiffraktometrie zur röntgenspektroskopischen Strukturaufklärung routinemäßig benutzt werden konnte. Diese Entwicklungen werden bis heute fortgeführt und ebneten den Weg für viele Anwendungen. Während dieser Zeit ist auch ein anderer Wissenschaftszweig entstanden, die Lasertechnik. Diese ist seit dieser Zeit auch enorm gewachsen, und jetzt fordert sie auch die Synchrotrons bei der zeitaufgelösten Röntgenspektroskopie heraus. Die Laserstrahlung war am Anfang kontinuierlich. Erst durch die späteren Entwicklungen konnte ein gepulster Betrieb realisiert werden. Mit der Zeit wurden die Laserpulse immer kürzer und die Pulsenergie ist immer mehr gewachsen. Die kurze Pulsdauer der Laser wird in so genannten Pump-Probe Messungen verwendet: damit können schnelle Änderungen, die von einem Pumppuls ausgelöst werden mit einem Probepuls verfolgt werden. Die Auflösung der Messung ist durch die Pulsdauer gegeben. Die Pulsdauer wurde in den letzten Jahrzehnten vom Nanosekunden- bis in den Femtosekundenbereich reduziert. Hier ergibt sich aber nicht etwa eine technologische Grenze sondern eine fundamentale. Die zurzeit kürzesten Laserpulse haben eine Dauer von einigen wenigen Femtosekunden und sind damit schon sehr nahe der Periodendauer einer optischen Schwingung, die ebenfalls 1 bis 2fs beträgt. Allerdings zeigt sich auch, dass mit den zur Verfügung stehenden Laserpulsen die Zeitauflösung ausreicht um fast alle Vorgängen zu beobachten. Nur ist die Interpretation manchmal sehr schwierig, wenn es gilt das gemessene Signal einer atomaren Bewegung zuzuordnen. Abhilfe schafft hier die Verwendung von Röntgenstrahlung, die hervorragend geeignet ist Strukturinformation direkt zu erhalten. Wenn die Strahlung gepulst ist kann damit auch die Dynamik der Struktur erfasst werden. Ein Erfolg versprechender Ansatz zur Erzeugung von Röntgenpulsen mit einer Dauer von einigen Femtosekunden ist die Konversion von ultrakurzen Laserpulsen in den Röntgenbereich. Heute dazu erfolgreich demonstrierte Techniken sind die Laser-Plasmaquellen oder die hoher Harmonische Erzeugung (HHG). Die Plasmaquellen erzeugen im keV Energiebereich Röntgenphotonen – aber nur mit einer Pulsdauer von einigen 100fs. HHG ist hingegen eine interessante Alternative, die Pulse mit einer Dauer im Attosekundenbereich erzeugen kann. Allerdings war der Spektralbereich bis vor kurzem auf einige 100eV beschränkt. Eine Ausweitung des Spektrums von HHG Strahlung in den keV Bereich macht die Quelle aber erst wirklich einsetzbar für Messungen an technisch und wissenschaftlich interessanten Systemen. Im Energiebereich des Wasserfensters (ca 300 bis 600eV) können biologische Prozesse mit einer Zeitauflösung im ps-fs Bereich verfolgt werden. Im höheren Energiebereich von ca. 700eV kann man die magnetischen Eigenschaften von Selten-Erdmetallen beobachten. Diese Arbeit ist der Entwicklung einer laserbasierten HH-Quelle und deren Anwendung in der zeitaufgelösten Spektroskopie gewidmet. Es sollte herausgefunden werden, welche Anforderungen werden an das Lasersystem in Bezug auf Pulsparameter gestellt, um damit Spektroskopie in einem Bereich bis zu 1keV zu machen. Auch sollte geklärt werden, welche spektroskopischen Methoden sind möglich und wo liegen ihre Grenzen. In dieser Arbeit wurde sehr viel Neuland betreten, sowohl auf dem Gebiet der Lasertechnik als auch auf der Entwicklung der HH Quelle. Darüber hinaus ist diese Arbeit die erste Arbeit die sich mit Anwendung von HH-Strahlung für zeitaufgelöste Röntgenabsorptionsspektroskopie befasst. Das zweite Kapitel befasst sich mit den Grundlagen der Röntgenspektroskopie. Bei der Wechselwirkung von Röntgenstrahlung mit Materie wird die elektronische Struktur, die Elektronenverteilungen der Atome oder Moleküle verändert: Man kann die Elektronen in das Valenzband oder in das Kontinuum anregen. Die in das Kontinuum anregten Elektronen können gleichzeitig mit den Nachbaratomen wechselwirken, und von diesen rückstreuen. Diese Wechselwirkung wird durch elektronische Struktur, die elektronische Verteilung der Atome und Moleküle beeinflusst. Diese Vorgänge verändern die Röntgenabsorption des Materials. Durch die Messung der Veränderung der Röntgenabsorption kann man auf die atomare Struktur, die atomare Abstände folgern. Diese Messungen wurden bisher mit Synchrotronstrahlung durchgeführt, deren Pulsdauer bisher nicht kürzer als einige ps war, und damit nicht den schnellsten Änderungen folgen konnte. Ein Lasersystem mit höherer Energie und kürzerer Pulsdauern ist der Schlüssel zu hochzeitaufgelösten Experimenten. Die Entwicklung eines solchen Lasersystems ist im dritten Kapitel beschrieben. Erster Teil des Kapitels erklärt die Probleme, die durch den Verstärkungsprozess auftreten. Die spektrale Einengung und der Energieverlust sind immer die am schwierigsten zu lösenden Probleme in einem Verstärkersystem. Wegen der nötigen zeitliche Pulsdehnung und der folgenden Pulskompression erleidet der Puls einen Energieverlust. Die nichtlinearen Effekte verursachen spektrale Einengung im Verstärkerkristall. Um diese Nachteile zu vermeiden dienen die unterschiedlichen Techniken, wie die Verwendung einer gasgefüllten Hohlfaser zur nichtlinearen spektralen Verbreiterung und unterschiedlicher Pulsformungstechniken (akustooptische Modulator, LCD,…). Der verbleibende Teil des Kapitels stellt diese Methoden, ihre Vorteilen und Nachteile dar. Abschließend sind die Erfolge bei der Entwicklung des Lasersystems vorgestellt: Nach allen Optimierungen wurden Pulse mit einer Energie von 3mJ und einer Dauer von 12fs realisiert. Die erste Verwendung des neuen Systems war die Erzeugung hoher Harmonischer mit konventioneller Technik. Diese Technik basiert auf einem Aufbau mit einem Gastarget in das die Laserpulse fokussiert werden. Das vierte Kapitel beschreibt die Theorie und Schwierigkeiten des Erzeugungsprozesses durch die Erklärung der grundlegenden mikroskopischen (Erzeugung) und die makroskopischen Effekte (Ausbreitungseffekte) im Gastarget. Das Problem der niederen Konversionseffizienz im hochenergetischen Bereich kann gelöst werden, wenn die neu entwickelte Technik, die als nichtadiabatische Phasenanpassung schon in der Literatur existiert hat, angewendet wird. Sie beruht auf einer starken Fokussierung von extrem kurzen Pulsen und ermöglicht Erzeugung von Röntgenphotonen mit Energien bis zu 3,5keV. Mit diesen schönen Erfolgen wurden die ersten statischen spektroskopischen Experimente durchgeführt. Die aufgenommenen Spektren zeigen schöne Absorptionskanten bei Titan, Kupfer, und Neon, Platin. Die Auswertungen dieser Spektren zeigen, dass es genügend Photonen bis 1keV gibt und ermöglichen so die Anwendung der so genannten EXAFS Technik. Im fünften Kapitel werden die gemessene Röntgenspektren und die mit der EXAFS Methode ermittelten atomaren Abständen von Silizium, Titan und Kupfer, dargestellt. Dieses Kapitel beschreibt ferner unsere ersten erfolgreichen Experimenten zur zeitaufgelöste Röntgenabsorptionsspektroskopie in der Nähe der Silizium L-Kante bei 100eV. Die Zeitauflösung, die mit Hilfe der Pump-Probe Technik erzielt werden konnte war besser als 20fs. Die Messungen wurden in einem weiten Energie – und Zeitbereichen durchgeführt: im Bereich von 0-100ps und 0-1ps, sowie von ca. 70eV bis 500eV. Die bestimmten Zeitkonstanten, stimmen mit in der Literatur angegebenen Werten für die unterschiedlichen Relaxationsprozessen sehr gut überein.
Magnetic Particle Imaging (MPI) ist eine noch sehr junge Technologie unter den nicht-invasiven tomographischen Verfahren. Seit der ersten Veröffentlichung 2005 wurden einige Scannertypen und Konzepte vorgestellt, welche durch die Messung des Antwortsignals von superparamagnetischen Eisennanopartikeln (SPIOs) auf wechselnde Magnetfelder ein dreidi-mensionales Bild ihrer Verteilung berechnen können. Durch die direkte Messung des Tracers handelt es sich beim MPI um eine sehr sensitive und hochspezifische bildgebende Methode.
Zu Beginn dieser Forschungsarbeit gab es nur wenige bekannte MPI-Scanner, die jedoch alle ein nur kleines Field-of-View (FOV) vorweisen konnten. Der Grund dafür liegt in der Ver-wendung von Permanentmagneten.
Das Ziel war es nun, ein neues Konzept auszuarbeiten und einen 3D-MPI-Scanner zu entwer-fen, der in der Lage ist, ein mausgroßes Objekt zu messen.
In dieser Arbeit wird ein alternatives Scannerkonzept für die dreidimensionale Bildge-bung superparamagnetischer Eisennanopartikel vorgestellt. Der Traveling Wave MPI-Scanner (TWMPI) basiert auf einem neu entwickelten Hauptspulensystem, welches aus mehreren Elektromagneten besteht. Dadurch ist die Hardware bereits in der Lage, eine Linie entlang der Symmetrieachse über einen großen Bereich dynamisch zu kodieren. Mit Hilfe weiterer Ab-lenkspulen kann schließlich ein FOV von 65 x 25 x 25 Millimetern dreidimensional abgetastet werden. Dazu stehen mehrere Scanverfahren zur Verfügung, welche das Probenvolumen li-nienweise oder ebenenweise abtasten und mit einer Auflösung von ca. 2 Millimetern die Ver-teilung der SPIOs in wenigen Millisekunden abbilden können.
Mit diesem neuen Hardwareansatz konnte erstmals ein MPI-Scanner mit einem MR-Tomographen (MRT) kombiniert werden. Das MPI/MRT-Hybridsystem liefert tomographi-sche Bilder des Gewebes (MRT) und zeigt die Verteilung des eisenhaltigen Kontrastmittels (MPI), ohne die Probe bewegen zu müssen.
In einer in-vivo Echtzeitmessung konnte der TWMPI-Scanner mit 20 Bildern pro Se-kunde die dynamische Verteilung eines eisenhaltigen Kontrastmittels im Körper und speziell im schlagenden Herzen eines Tieres darstellen. Diese Echtzeitfähigkeit eröffnet in der kardi-ovaskuläre Bildgebung neue Möglichkeiten.
Erste Messungen mit funktionalisierten Eisenpartikeln zeigen die spezifische Bildge-bung verschiedener Zelltypen und stellen einen interessanten Aspekt für die molekulare Bild-gebung dar. Die Sensitivität des Scanners liegt dabei im Bereich von wenigen Mikrogramm Eisen pro Milliliter, was für den Nachweis von wenigen 10.000 mit Eisen markierten Zellen ausreicht.
Neben Messungen an diversen Ferrofluiden und eisenhaltigen Kontrastmitteln konnte der Einfluss von massiven Materialen, wie Eisenstückchen oder Eisenspänen, auf die rekon-struierten Bilder untersucht werden.
Erste Messungen an Gestein zeigen die Verteilung von Eiseneinschlüssen und bieten die Möglichkeit einer weiteren zerstörungsfreien Untersuchungsmethode für Materialwissen-schaftler und Geologen. Weiterführende Testmessungen mit einer unabhängigen μMPI-Anlage zeigen erste Ergebnisse mit Auflösungen im Mikrometerbereich und liefern Erkennt-nisse für den Umgang und Messung mit starken Gradientenfeldern.
Eine Modifizierung der Messanlage erlaubt es, in gerade einmal 500 μs ein komplettes Bild aufzunehmen, womit die Bewegung eines Ferrofluidtropfens in Wasser sichtbar gemacht werden konnte. Damit ist diese TWMPI-Anlage das schnellste MPI-System und eröffnet die Möglichkeit grundlegende Erfahrungen in der Partikeldynamik zu erlangen.
Der vorgestellte Traveling Wave MPI-Scanner ist ein alternativer Scannertyp, welcher sich von anderen MPI-Scannern abhebt. Mit neuen Ansätzen ist in der Lage ein mausgroßes Objekt auf dynamische Weise sehr schnell abzutasten. Dabei konnten in verschiedenen Mes-sungen die Funktionalität und Leistungsfähigkeit des TWMPI-Konzeptes demonstriert wer-den, welche die gesteckten Ziele deutlich übertreffen.
Transportuntersuchungen an vertikal- und lateral-gekoppelten niederdimensionalen Elektronensystemen
(2009)
An Y-Schaltern konnte eine nichtlineare Verschiebung der Schwellspannung beobachtet werden. In einem Y-Schalter spaltet sich ein Stammwellenleiter über einen Verzweigungspunkt Y-förmig in zwei Astwellenleiter auf, so dass prinzipiell mehrere Maxima im Leitungsband existieren. Daher wurde ein Modell entwickelt, das die Dynamik der Leitungsbandmaxima im elektrischen Feld beschreibt. Dieses beinhaltet sowohl die geometrischen Kapazitäten als auch die Quantenkapazitäten des Y-Schalters. Zudem konnte gezeigt werden, dass lokalisierte Ladungen zur Beschreibung des Schaltens notwendig sind. Die Verschiebung der Schwellspannungen kann hierbei sehr gut durch das Zusammenspiel der klassischen und der Quantenkapazitäten beschrieben werden, wobei sich herausstellt, dass die Quantenkapazitäten des Systems einen dominierenden Einfluss auf das Schaltverhalten nehmen. Für X-förmige Verzweigungen wird gezeigt, dass für ausgewählte Spannungsbereiche an den vier lateralen Kontrollgates der Transport durch den X-Schalter entweder geblockt oder erlaubt ist. Dies wurde auf die Ausbildung eines Quantenpunkts im Zentrum des X-Schalters zurückgeführt. Es liegt also Coulomb-Blockade vor und der Elektronentransport durch die Struktur kann mittels eines Stabilitätsdiagramms analysiert werden. Es zeigt sich, dass die zentrale Elektroneninsel einen Durchmesser von etwa 20nm hat und eine Ladeenergie von E_C=15meV besitzt. Weiterhin konnten Transportbereiche aufgezeigt werden, welche einen negativen differentiellen Leitwert basierend auf einer dynamischen Kapazität aufweisen. Außerdem konnte in größeren Verzweigungen bistabiles Schalten aufgrund von Selbstschalten nachgewiesen werden. Es ist hierbei sowohl invertierendes als auch nicht-invertierendes Schalten zu beobachten. Es wurden Quantendrahttransistoren auf der Basis von wenigen Nanometer übereinander liegenden, vertikal gekoppelten Elektronengasen realisiert. Die Herstellung der Strukturen stellt hierbei besondere Herausforderungen an die Prozessierungstechniken. So mussten Barrieren unterschiedlicher Al-Konzentrationen während des Wachstums mittels Molekularstrahlepitaxie eingebracht werden, um einen Al-selektiven Ätzprozess anwenden zu können. Die beiden Elektronengase sind nach dem Wachstum lediglich durch eine 7nm dicke AlGaAs-Barriere voneinander getrennt. Um die beiden Elektronengase getrennt voneinander zu kontaktieren war es anschließend notwendig, ein spezielles Ätzverfahren anzuwenden. Es zeigte sich, dass eines der 2DEGs aufgrund des extrem geringen Abstands als hocheffektives Gate für das andere 2DEG dienen kann, wobei für die untersuchten Strukturen eine Gateeffektivität nahe eins, das heißt ein ideales Schalten, beschrieben wird. In Strukturen geringerer Dotierkonzentration wird anschließend hocheffektives Schalten bis zu einer Temperatur von 250K demonstriert. Basierend auf derartigen vertikal gekoppelten Elektronengasen wurden außerdem trocken geätzte Y-Transistoren hergestellt. Es kann bistabiles Schalten nachgewiesen werden, wobei analog zu den X-Strukturen ein Ast als Gate dient. Die Hysterese des bistabilen Schaltens kann dabei so klein eingestellt werden, dass rauschaktiviertes Schalten zwischen den beiden Ausgangszuständen des Systems zu beobachten ist. Es zeigt sich, dass das Schalten in solchen Strukturen mit einer Aktivierungsenergie von lediglich 0.4 kT erfolgt. Somit ist dieser Wert kleiner als das thermische Limit für stabiles Schalten in klassischen Bauelementen. Der 2-Terminal-Leitwert eines Quantendrahts bei Magnetfeldumkehr zeigt Asymmetrien, welche stark sowohl von den Spannungen an den Gates abhängen. Der Strom durch den Quantendraht kann einerseits mittels eines lateralen Gates und außerdem durch ein auf der Oberfläche liegendes vertikales Metallgate gesteuert werden. Hierbei wurde der Kanal einerseits durch Verarmung des 2DEGs über ein Metallgate definiert. Andererseits wurde auf der gegenüberliegenden Seite eine Potentialbarriere durch den Ätzgraben aufgebaut. Es stellte sich heraus, dass die gemessenen Asymmetrien auf den Wechsel zwischen elastischer Streuung der Kanalelektronen an der elektrostatischen Begrenzung und inelastischer Streuung an der geätzten Grenzfläche zurückzuführen sind. Für hohe Vorwärtsspannungen zeigt sich, dass der asymmetrische Anteil der dominierende Term im Leitwert ist. Dies erlaubt es, die vorliegende Struktur als Magnetfeldsensor, mit einer Sensitivität von 3.4mVT zu verwenden. Als Ausblick für die Zukunft kann festgestellt werden, dass komplex geformte Leiterbahnen durch die Ausnutzung von Effekten wie Coulomb-Blockade und Selbstschalten ein großes Potential für zukünftige Schaltkreise besitzen. Da Schaltenergien durch das Ausnutzen von Systemrauschen kleiner als das thermische Limit auftreten soll es ein Ziel für die Zukunft sein, Neuron ähnliche Schaltkreise auf der Basis von verzweigten Schaltern zu realisieren.
Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist die thermische Charakterisierung des Einflusses von ausfrierenden Füllgasen auf die Wärmeleitfähigkeit von Wärmedämmstoffen für kryogene Anwendungen am Beispiel von Kohlenstoffdioxid. Im Allgemeinen wird mit dem Wärmedämmmaterial der Wärmeverlust eines Gegenstandes herabgesetzt, der eine Temperaturdifferenz im Vergleich zur Umgebung aufweist. Um die Gesamtwärmeleitfähigkeit eines Dämmstoffes bei kryogenen Temperaturen, d.h. < 200 K, zu minimieren, wird das meist poröse Dämmmaterial in der Regel hinreichend evakuiert, um die Gaswärmeleitfähigkeit zu unterdrücken. Zur Evakuierung gibt es mehrere Möglichkeiten. Meist wird der Gasdruck durch Abpumpen der Füllgase abgesenkt. In dieser Arbeit wird jedoch das Evakuieren durch „Ausfrieren“ des Füllgases bei tiefen Temperaturen (Desublimations-Evakuierung) realisiert und untersucht. Die Problemstellung der vorliegenden Arbeit bestand zum einen in der experimentellen Untersuchung des Wärmetransportes unter Berücksichtigung desublimierter Gase in porösen Dämmmaterialien mit verschiedensten Bulk-Strukturen und zum anderen in deren theoretischen Beschreibung. Aus technischen Gründen wurde mit LN2 als Kryogen und mit CO2 als Füllgas gearbeitet. Die erreichbaren Temperaturen erlauben die Verwendung von CO2 als Füllgas, da hier der Restgasdruck ausreichend niedrig ist, um bei den untersuchten Proben die Gaswärmeleitfähigkeit zu unterdrücken. Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine neue Messmethode zur Charakterisierung des Einflusses von desublimierten Füllgasen auf die Festkörperwärmeleitfähigkeit entwickelt, da die genaue Kenntnis der effektiven Wärmeleitfähigkeit für viele technische Anwendungen unerlässlich ist. Hierzu wurde einer bestehenden Platten-Apparatur zur Wärmeleitfähigkeitsbestimmung ein spezieller Probenbehälter implementiert, welcher die Untersuchung verschiedenster Probenmaterialien erlaubt. Dieser Probenbehälter ermöglicht die Injektion eines Gases in einen porösen Prüfkörper, welchem eine Temperatur von 77 K auf der kalten Seite und 293 K auf der warmen Seite aufgeprägt wurde. Dieses weiterentwickelte stationäre Messverfahren erlaubt neben der Bestimmung der Gesamtwärmeleitfähigkeit der gesamten Probe durch die Einbringung zusätzlicher Temperatursensoren in verschieden Positionen des porösen Materials auch die Bestimmung der effektiven Gesamtwärmeleitfähigkeit einzelner Schichten. Um ein breites Spektrum an porösen Materialien in dieser Arbeit abzudecken und die im Rahmen dieser Arbeit entwickelten Theorien zu validieren, wurden verschiedene Materialklassen untersucht. Neben einem Melaminharz-Schaum mit Zellgrößen um 100 µm und einem Polyimid-Vlies mit einem effektiven Faserdurchmesser um 7 µm wurden zwei Pulverproben untersucht, zum einen eine Schüttung aus Vollglaskugeln mit Partikeldurchmessern zwischen 1 und 10 µm und eine Schüttung aus getrübter Kieselsäure mit wesentlich kleineren Primär-Partikeln (<10 nm). Die erarbeiteten theoretischen Modelle zur Berechnung der Festkörperwärmeleitfähigkeit lassen erwarten, dass die Empfindlichkeit der Festkörperwärmeleitfähigkeit gegenüber abgeschiedenen Gasen je nach Materialklasse unterschiedlich groß ausfällt. Als Hauptmerkmal wurde das Vorhandensein von Punktkontakten zwischen den einzelnen Partikeln bzw. Elementen des porösen Materials identifiziert, sowie die spezifische Wechselwirkung (CO2-phil/phob). Die Punktkontakte sind mit ihren großen thermischen Widerständen maßgeblich für die Wärmeleitfähigkeit der Festkörperstruktur verantwortlich. Durch Ausfrieren der Füllgase an diesen Punktkontakten werden die thermischen Kontaktwiderstände stark herabgesetzt, so dass ein Anstieg der Festkörperwärmeleitfähigkeit erfolgt. Dieser fällt abhängig vom jeweiligen Material unterschiedlich hoch aus. Die bestehenden Festkörperwärmeleitfähigkeitsmodelle wurden um den Einfluß von desublimierten Füllgasen erweitert, um diese mit den Wärmeleitfähigkeitsmessungen zu vergleichen und eine Aussage über den Abscheidemechanismus treffen zu können. Das erweiterte Festkörperwärmeleitfähigkeitsmodell für die Vollglaskugel-Schüttung hat z.B. eine sehr starke Abhängigkeit von der geometrischen Verteilung des abgeschiedenen Gases gezeigt. Eine Konzentration der im Mittel abgeschiedenen Füllgase am Kontaktpunkt zwischen zwei Partikeln einer einfachen kubischen Anordnung erhöht die Wärmeleitfähigkeit um mehr als 800%, wohingegen die homogene Abscheidung auf der Oberfläche nur zu einer moderaten Erhöhung um ca. 30% führt. Die experimentellen Versuche konnten die theoretisch erwarteten großen Anstiege der Festkörperwärmeleitfähigkeit für die Schüttungen mit einer großen Punktkontaktdichte bestätigen. Diesen folgt die Polyimid-Faser-Probe mit einer geringen Punktkontaktdichte. Der Melaminharz-Schaum hingegen besitzt keine Punktkontakte und ist CO2-phob. Erwartungsgemäß zeigt dieser eine sehr geringe Abhängigkeit in der Festkörperwärmeleitfähigkeit von der injizierten Gasmenge. Absolute Zahlenwerte der mittleren Gesamtwärmeleitfähigkeiten der untersuchten porösen Materialien lagen für die Randtemperaturen 77 K und 293 K für die Vollglaskugel-Schüttung bei ca. 12∙10^-3 W/(mK), für die getrübte Kieselsäure bei ca. 1.7∙10^-3 W/(mK), für die Polyimid-Fasern bei ca. 0.8∙10^-3 W/(mK) und für den Melaminharz-Schaum bei ca. 4.5∙10^-3 W/(mK). Im Rahmen der injizierten CO2-Menge wurden die mittleren Gesamtwärmeleitfähigkeiten bei der Vollglaskugel-Schüttung und der getrübten Kieselsäure um ca. 15% im Vergleich zum evakuierten Zustand (ohne desublimiertes Füllgas) erhöht. Die Polyimid-Fasern und der Melaminharz-Schaum wiesen eine Erhöhung um ca. 7% bzw. 2% auf. Die relative Vergrößerung der Gesamtwärmeleitfähigkeit im kältesten Viertel der Probe fiel prozentual wesentlich stärker aus: ca. 300% für die getrübte Kieselsäure, ca. 75% für die Vollglaskugel-Schüttung, ca. 40% für die Polyimid-Fasern und ca. 5% für den Melaninharz-Schaum. Die Korrelation der erarbeiteten Festkörperwärmeleitfähigkeitsmodelle mit den gemessenen Wärmeleitfähigkeiten bedurfte jedoch weiterer Eingangsparameter, um eine eindeutige Schlussfolgerung über den Anlagerungsmechanismus (Punktkontaktanlagerung oder homogene Oberflächenanlagerung oder eine Kombination aus beiden) treffen zu können. Die Bestimmung der zwingend benötigten absoluten CO2-Verteilung innerhalb der Probe wurde dazu exemplarisch mittels Neutronen-Radiographie an der Vollglaskugelprobe in einem speziellen Probenbehälter am Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) durchgeführt. Die so ermittelte CO2-Verteilung innerhalb der Vollglaskugelprobe war in sehr gutem Einklang mit den durchgeführten Monte-Carlo-Simulationen zum Desublimationsverhalten. Das erarbeitete Simulations-Programm beschreibt den molekularen Stofftransport innerhalb eines porösen Dämmmaterials mit ebenfalls 77 K auf der kalten Seite und 300 K auf der warmen Seite. Der Programm-Algorithmus berücksichtigt dabei die spezifischen Adsorptionsenergien, sowie die temperaturabhängige Frequenz mit der ein adsorbiertes Gasmolekül an der Oberfläche schwingt, welche umgekehrt proportional zur Haftzeit an einem Ort ist. Die Simulation liefert als Ergebnis die durchschnittliche Haftdauer eines Teilchens an einem Ort, welche wiederum proportional zur Verteilung vieler Gasmoleküle, in diesem Fall der injizierten und anschließend desublimierten Gasmenge, ist. Die Ergebnisse zeigen sehr deutlich die Abhängigkeit der durchschnittlichen Haftzeit von der Temperatur und der Adsorptionsenergie. Weitere Informationen zur Wechselwirkung der CO2-Moleküle mit den untersuchten Proben lieferten die Adsorptionsmessungen an den Proben mit CO2 als Adsorptiv bzw. Adsorbens nach den Methoden von Brunauer, Emmett und Teller (BET) und der Methode nach Dubinin-Radushkevich (DR). Durch Kombination bzw. Korrelation der verschiedenen Untersuchungsmethoden und den theoretischen Modellen konnte bestimmt werden, dass das CO2 fast ausschließlich als homogene Schicht auf der Oberfläche der Vollglaskugeln desublimiert, welche eine entsprechend geringe Temperatur aufweisen. Weiterhin stellte sich heraus, dass eine starke Konzentration an der kalten Seite stattfindet, die zur warmen Seite exponentiell abnimmt. Die Auswertung der Korrelation zeigt Tendenzen einer leicht bevorzugten Abscheidung am Kontaktpunkt bei weiteren injizierten CO2-Mengen in die bereits mit CO2 beladene Probe. Die Betrachtung und Diskussion der Messergebnisse und Festkörperwärmeleitfähigkeitsmodelle der Polyimid-Fasern und der getrübten Kieselsäure lässt auf ein ähnliches Verhalten bei Desublimation der Füllgase innerhalb des porösen Probenkörpers schließen. Die Empfindlichkeit des Wärmeleitfähigkeitsanstiegs gegenüber weiteren Mengen an desublimiertem CO2 nahm tendenziell zu. Eine Ausnahme stellte jedoch der Melaminharz-Schaum dar, welcher eine abnehmende Empfindlichkeit des Wärmeleitfähigkeitsanstiegs gegenüber weiteren Mengen an desublimiertem CO2 aufwies. Dafür verantwortlich sind das abstoßende Verhalten von CO2 gegenüber Melaminharz und die Festkörperstruktur des Schaums.
In dieser Arbeit werden für die Anwendung in der menschlichen Lunge
optimierte Methoden zur Bestimmung von T1- und T2*-Karten diskutiert:
Dc-Gating ermöglicht die Quantifizierung in freier Atmung, wobei für die
T1-Quantifizierung mittels Inversion Recovery eine Korrektur des dc-Signals
entwickelt wurde. Dies hat den Vorteil, dass Parameterkarten aus mehreren
Messungen anhand ihrer dc-Signale passend überlagert werden können. Da T1
und T2* auf unterschiedliche Art und Weise von der Sauerstoffkonzentration
abhängen, verbessert dies die Möglichkeit, ΔT1- und ΔT2*- Differenzkarten aus
Messungen mit unterschiedlichen O2-Konzentrationen im Atemgas zu erstellen.
Die Parameterquantifizierung ist in erster Linie für die Beobachtung von
Krankheitsverläufen interessant, da T1 und T2* absolute, vergleichbare Zahlen
sind. Da T2* deutlich vom Atemzustand abhängt, ist es auch hierfür sinnvoll,
durch Gating identische Atemzustände abzubilden. Um die unterschiedlichen
Einflüsse des Sauerstoffs auf T1 und T2* besser vergleichbar zu machen, wurde
in dieser Arbeit weiterhin eine kombinierte Messung für beide Parameter
implementiert: Da auch diese in freier Atmung stattfindet, profitieren nicht
nur die Differenzkarten von der Überlagerung der Bilder, sondern auch der
Vergleich der ΔT1- und ΔT2*-Karten untereinander.
Messungen mit einer konventionellen kartesischen Methode an COPD-Patienten
unter Raumluft- und 100% Sauerstoffatmung ergaben bei Verwendung identischer
Atemmasken ein deutlich geringeres ΔT1 als in gesunden Probanden. Dass T1 in
der Lunge nicht nur von der Sauerstoffkonzentration sondern auch von der
Gewebezusammensetzung und insbesondere auch dem Blutvolumenanteil abhängt,
zeigte sich hierbei aber auch an den bei COPD im Mittel sehr viel kürzeren
T1-Zeiten bei Raumluft. Die aufgrund emphysematischer Veränderung noch
zusätzlich reduzierte Protonendichte im Parenchym kranker Lungen macht diese
Messungen allerdings besonders schwierig.
Die oben erwähnten Optimierungen der T1-Quantifizierung zielen daher auch
darauf ab, das Signal aus der Lunge zu maximieren, um Patientenmessungen
einfacher zu machen: Messungen in freier Atmung sind für Patienten nicht nur
einfacher, sondern erlauben effektiv auch längere Messzeiten. Insbesondere
wurde aber durch die Entwicklung einer radialen Methode die Echozeit zur
Messung reduziert, um die kurze T2*-Zeit in der Lunge auszugleichen.
Schließlich wurde durch Implementation einer 2D UTE Sequenz die Messung bei
der kürzesten vom Scanner erlaubten Echozeit ermöglicht.
Die Messungen bei ultrakurzen Echozeiten in Probanden zeigten allerdings
deutlich kürzere T1-Zeiten als die zuvor gefundenen oder in der Literatur
dokumentierten. In weiteren Experimenten wurde das sichtbare T1 zu mehreren
Echozeiten mit Hilfe der zur kombinierten Quantifizierung entwickelten
Methode bestimmt. Dabei ergab sich eine Zunahme des gemessenen T1 mit der
Echozeit. Aus diesem Verhalten sowie den gefundenen kürzesten und längsten T1
lässt sich schließen, dass das intra- und extravaskuläre Lungenwasser, also
Blut bzw. das umgebende Gewebe, mit unterschiedlichen T1- und T2*-Zeiten zum
Signal und damit auch dem effektiven T1 beitragen.
Dass das TE der Messung die Gewichtung dieser Kompartimente bestimmt, hat
dabei mehrere Auswirkungen: Einerseits bedeutet dies, dass beim Vergleich von
T1-Messungen in der Lunge stets auch das TE mitbetrachtet werden muss, bei
dem diese durchgeführt wurden. Andererseits lässt sich die Möglichkeit, die
Messung auf die unterschiedlichen Kompartimente abzustimmen, potentiell
ausnutzen, um zusätzliche diagnostische Informationen zu gewinnen: Da T1 vom
Blutvolumenanteil und der Gewebezusammensetzung abhängt, könnte dieser Effekt
helfen, diese beiden Einflüsse zu differenzieren.
Während die in dieser Arbeit beschriebenen Experimente die TE-Abhängigkeit
des sichtbaren T1 in Probanden aufzeigen, liefern sie allerdings noch keine
genaue Erklärung für die möglichen Ursprünge dieses Effekts. Um diese weiter
zu untersuchen, könnten allerdings gezielte Phantom- und in vivo-Experimente
Aufschluss geben: Ein Aufbau, der die Feldverzerrung durch luftgefüllte
Alveolen in Lösungen mit entsprechenden verschiedenen Suszeptibilitäten
nachbildet, reduziert den Unterschied zwischen den Kompartimenten auf T1 und
χ. Eine in vivo-Messung mit möglichst großer Differenz zwischen Ex- und
Inspiration hingegen könnte den Einfluss der Abstände der Kompartimente vom
Gasraum aufzeigen, da die Alveolarwände in tiefer Inspiration am weitesten
gedehnt und daher am dünnsten sind.