Technische Universität Bergakademie Freiberg: Qucosa
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Untersuchungen zu Vanadium-basierten ohmschen Kontakten in AlGaN/GaN-MISHFETs
Get PDFBauelemente auf Basis von AlGaN/GaN-Heterostrukturen bieten vielversprechende Eigenschaften für Hochfrequenz- und leistungselektronische Anwendungen. Dazu zählen die hohe Elektronenmobilität im zweidimensionalen Elektronengas (2DEG) und eine hervorragende Durchbruchsfeldstärke. Die effiziente ohmsche Kontaktierung der Source- und Drain-Gebiete von Hetero-Feldeffekttransistoren mit Gate-Dielektrikum (MISHFETs) stellt jedoch eine Herausforderung dar. In dieser Arbeit werden unterschiedliche Kontaktstapel auf Basis von Ti/Al/Ni/Au und V/Al/Ni/Au hinsichtlich ihrer Eignung als ohmsche Kontaktierung verglichen. Mit Hilfe von elektrischen und mikrostrukturellen Methoden werden die Vorgänge bei der Ausbildung des elektrischen Kontakts untersucht. Während der etablierte Ti-haltige Kontaktstapel einen Hochtemperaturschritt bei mindestens 800°C benötig, um einen hinreichend guten Kontaktwiderstand zu erzielen, lässt sich mit der V-basierten Metallisierung eine Reduzierung der notwendigen Temperatur um bis zu 150 K erreichen. Die so optimierten Kontakte werden als Source- und Drain-Metallisierung für MISHFETs genutzt. Es wird gezeigt, dass die Reduzierung der Formierungstemperatur bei V-haltigen Kontakten einen positiven Effekt auf die Eigenschaften der Bauelemente hat. So wird die Schädigung des 2DEGs minimiert und es können Transistoren mit geringerem Leckstrom und höherem An/Aus-Verhältnis des Drain-Stroms hergestellt werden
Untersuchungen zur Degradation der Metallisierung von PERC-Solarzellen
Get PDFFür derzeitige, industriell hergestellte Solarmodule werden Leistungsgarantien von 20 bis 25 Jahren gegeben. Das hat hohen Ansprüchen bezüglich ihrer Zuverlässigkeit, welche sich über ihre Effizienzabnahme pro Jahr definiert, zur Folge. Die Einführung neuer Technologien, wie z.B. die der PERC- (passivated emitter and rear cell) als Ersatz für die bislang dominierende BSF-Technologie (back surface field) hat eine umfangreiche Änderung der Metallisierung der Solarzellen nach sich gezogen, wodurch neue Degradationseffekte auftreten können. In der vorliegenden Arbeit werden die einzelnen Komponenten der Solarzellenmetallisierung und –verschaltung in Bezug auf ihren Beitrag zur Degradation untersucht. Die dafür notwendige beschleunigte Alterung erfolgte mittels Temperaturwechselbelastung zwischen -40 °C und +85 °C. Unterstützt durch die numerische Simulation konnte die Degradation der Rückseitenmetallisierung und Zellverschaltung im Detail charakterisiert und Lösungen zur Reduktion der Leistungsabnahme abgeleitet werden. Erstmals wurde dabei der Einfluss der AgAl-Legierung und des Druckkontaktwiderstandes auf den Serienwiderstand der Solarmodule untersucht
Delamination als Teilschritt der Korrosion silikatischer Gläser
Get PDFDie Delamination beschreibt einen glaskorrosiven Angriff, bei welchem dünne, plättchenförmige Partikel im angreifenden Medium vorhanden sind. Ziel dieser Arbeit ist die Analyse der zu Grunde liegenden Reaktionsmechanismen. Nahezu jedes der untersuchten silikatischen Glassysteme zeigt Delamination. Notwendige Bedingungen sind das Vorhandensein von Magnesiumionen sowie eine ausreichende Auflösung des Glasnetzwerkes zur Bereitstellung der Reaktionspartner. Es kommt zur Bildung einer magnesiumreichen Schicht auf der Glasoberfläche, welche sich ablöst. Die Delaminationsprodukte sind teilweise kristallin. Als Hauptphase wird das Magnesiumsilikat-Hydrat Talk nachgewiesen. Es wirken weitere Elemente delaminationsfördernd, darunter die Erdalkalimetalle höherer Ordnungszahl, außerdem Eisen und Mangan sowie Lithium. Eine hemmende Wirkung besitzen die Elemente der dritten Haupt- und
Nebengruppe des Periodensystems, insbesondere Bor, Aluminium und Yttrium sowie
Beryllium. Die Delamination ist nur einer von zahlreichen Teilschritten der Glaskorrosion mit Phasenneubildung
Fatigue characteristics of concrete subjected to compressive cyclic loading: laboratory testing and numerical simulation
Get PDFThe fatigue characteristics of concrete are studied based on laboratory tests and numerical simulations. A series of compressive cyclic loading tests have been carried out on concrete samples. The effects of maximum and minimum load level on the evolution strain rate, energy dissipation, acoustic emissions (AE) and P-wave speed are analysed. Based on particle based numerical simulations, damage models corresponding to single-level and multi-level cyclic loading tests are proposed. The damage variable in the numerical model is time- and stress-dependent and is characterized by the progressive reduction of the bond diameter. The mechanical behaviour of concrete during cyclic loading tests is well reproduced in the numerical simulation. A real time fatigue failure prediction method is proposed based on the hysteresis occurrence ratio and hysteresis energy ratio. The AE characteristics during the laboratory tests are reproduced by the numerical simulations. AE counts and energy are characterized by broken bonds and released bond strain energy, respectively
Financial Notes Reporting Quality: A Conceptualization and Empirical Analysis of Financial Reporting Quality Using the Example of Notes Reporting on Intangible Assets under IFRS
Get PDFFor many years, international financial reporting – and in particular the notes reporting – has been criticized in practice and academia for failing to provide information that is appropriate for its intended users. This criticism points to deficits with regard to the content and presentation and, thus, to the overall quality of the notes reporting. However, this criticism is predominantly anecdotal in nature as there is, as yet, scarcely any valid scientific evidence that supports these claims. This work addresses this research gap by elaborating what (notes) reporting quality is, what dimensions it consists of (conceptualization), how these dimensions can be measured (operationalization) and how they are empirically manifested (empirical evidence). For the latent construct of (notes) reporting quality, a formative measuring instrument to be used in an integrative content analysis is developed with which both dimensions of (notes) reporting quality – a content dimension (e.g., relevance) and a formal dimension (e.g., diction/readability) – can be measured and analyzed. This measuring instrument is validated both theoretically (argumentative reflection) and empirically (testing of hypotheses derivable from the underlying theories). The subsequent analysis of the notes
reporting quality of a representative sample of German firms reveals that the above-mentioned criticism is well founded. Furthermore, the results point out both what specific deficits exist and where. The results of this work – the conceptualization, the operationalization and the empirical evidence – together form a starting point for developing, in the context of the (notes) reporting and its quality, valid insights/knowledge in research, ‘best practice’ solutions in practice and conceptually sound and target-oriented solutions in regulation
Synthetische und spektroskopische Untersuchungen neuartiger Aminoalane für die chemische Wasserstoffspeicherung
Get PDFIm Rahmen des BMBF-Projektes 'RevAl' wurden bereits bekannte Aminoalane in Bezug auf ihre physikalisch-chemischen Eigenschaften bei der chemischen Wasserstoffspeicherung untersucht. Es stellte sich heraus, dass die Freisetzung von Wasserstoff leicht und spontan realisierbar ist, wohingegen die reversible Speicherung (aufgrund von thermodynamischen Gesetzmässigkeiten) bei den gewählten Prozessbedingungen nicht realisierbar ist.
Auch Modifikationen der bereits bekannten Aminoalane mit Neutralliganden und organischen Resten führten nicht zu den erhofften Eigenschaften.
Jedoch wurde im Rahmen der Modifizierungsarbeiten die noch nicht beschriebene Verbindung 'Bis-Triphenylphosphinalan' strukturell und spektroskopisch charakterisiert. Weiterhin wurde diese im 9g-Maßstab hergestellte Verbindung für Reduktionsreaktionen von Carbonylderivaten eingesetzt, wobei sich, abhängig vom jeweiligen Carbonyl-Substrat, Unterschiede bei Umsatz und Ausbeute der Edukte bzw. Produkte ergaben.
Weiterhin wurde die Reduktion von Benzaldehyd mit Bis-Triphenylphosphinalan NMR-spektroskopisch untersucht und eine Untermauerung des bereits postulierten Reduktionsmechanismus´ erhalten
The influence of strong time-dependent oscillations on semilinear damped wave models
Get PDFIn this thesis, we are interested in damped wave models with time-dependent propagation speed and time-dependent damping term both having a time-dependent oscillation term. The main goal of this thesis is to understand the influence of strong time-dependent oscillations on Sobolev solutions to the linear models and consequently, to the semilinear models. Especially, due to the deteriorating influence of oscillations on solutions, a stabilization condition and higher-order regularity of the time-dependent coefficients may compensate 'bad behaviors' arising from oscillations.:1. Introduction
2. The influence of oscillations on linear damped wave equation with time-dependent coefficients
3. Global in time existence results for damped wave models with power nonlinearity
4. Global in time existence results for damped wave models with different power nonlinearities
5. Lp-Lq estimates for wave equations with strong time-dependent oscillations
6. Further research topics
A. Basic tools
B. List of symbols and abbreviations
Bibliograph
Micromechanical Simulation of Fatigue in Nodular Cast Iron
Get PDFIn the present thesis, fatigue behavior of nodular cast iron (NCI) is investigated using micromechanical simulations. An elastic-plastic porous material experiences an increase in a void volume fraction with each cycle of loading. This is called void ratchetting. The hypothesis of this thesis is to explain the fatigue failure of NCI using void ratchetting mechanism. The strain-life, stress-life, notch support effect, and fatigue crack growth are studied using the micromechanical simulations. In all these studies, matrix material is defined as an elastic-plastic with isotropic/kinematic hardening. No damage law is used to define material degradation. The axisymmetric cell model is developed to study strain-life and stress-life approaches for fatigue. The cell model is subjected to cyclic loading and cycle by cycle simulations are carried out until failure. The failure of the cell model is defined based on the drop in the macroscopic response of the cell model. The notch support effect is investigated using a 2D plane strain model within stress-life concept. From the simulation results, strain-life and stress-life curves are extracted, and they are in qualitative and quantitative agreement with experimental data collected from literature. The fatigue crack growth is studied using a micromechanical cell model under small scale yielding conditions. The graphite particles are considered as voids, and they are resolved discretely in fracture process zone. The region outside of the fracture process zone is considered as a homogenized medium. When positive alternating loads are applied, ligaments in the fracture process zone show ratchetting behavior, which is responsible for an effective fatigue crack growth. This mechanism is relevant for the fatigue crack growth in NCI. The 2D plane strain boundary layer model is able to predict the effect of load ratio on threshold for the fatigue crack growth and the fatigue crack growth rate. The fatigue crack growth rate curves obtained from the simulations are compared with experimental data. It is essential to note that the void ratchetting (plastic collapse of the intervoid ligaments) is a crucial mechanism in NCI and more focus should be given to this mechanism as it is simple to implement and gives satisfying simulation results
Mechanisches Verhalten von kohlenstoffgebundenen Feuerfestwerkstoffen bis 1500°C
Get PDFDie Arbeit führt Methoden zur Durchführung von Zugversuchen und bruchmechanischen Versu-chen ein und liefert mechanische Kennwerte für zwei kohlenstoffgebundene FFW im Bereich von RT bis 1500°C. Dafür standen ein grobkörniges MgO-C und ein feinkörniges Al2O3-C zur Ver-fügung. Die Werkstoffe zeigten bis 1200°C keine Duktilität und sprachen spröde. Die Schädigung erfolgte ausschließlich durch Risswachstum. Dieses fand beim MgO-C temperaturunabhängig auf Grund der rissbehafteten Mikrostruktur durch stabiles Risswachstum bereits vorhandener Risse statt. Es kam dabei zur Bildung von Rissnetzwerken sowie zu zahlreichen energiedissipierenden Prozessen. Beim Al2O3-C trat be RT instabiles Risswachstum auf. Bei hohen Temperaturen kam es durch thermisch aktivierte Prozesse zu duktilem Verhalten und stabilem Risswachstum. Beim grobkörnigen MgO-C wurden große Verformungen durch das starre Oxidgerüst verhindert. Zu-sätzlich zeigten die Werkstoffe auf Grund ihrer Mikrostruktur eine Zunahme der Festigkeit mit steigender Temperatur. Aus den Versuchen wurde ein Heißpressverfahren zur Herstellung von gradierten Werkstoffen abgeleitet.:1 Einleitung
2 Grundlagen
2.1 Feuerfestwerkstoffe
2.1.1 Einsatz und Beanspruchung von FFW
2.1.2 Einteilung von FFW
2.2 Kohlenstoffgebundene FFW
2.2.1 Kohlenstoff und seine Terminologie
2.2.2 Grundlegende Eigenschaften kohlenstoffgebundener FFW
2.2.3 Anwendungen kohlenstoffgebundener FFW
2.2.4 Aufbau und Mikrostruktur kohlenstoffgebundener FFW
2.2.5 Herstellungsparameter kohlenstoffgebundener FFW
2.2.6 Chemische Eigenschaften kohlenstoffgebundener FFW
2.3 Mechanische Eigenschaften kohlenstoffgebundener FFW
2.3.1 Mechanische Eigenschaften kohlenstoffgebundener FFW bei RT
2.3.2 Mechanische Eigenschaften kohlenstoffgebundener FFW bei HT
2.4 Grundlagen zur Werkstoffprüfung bei RT und hohen Temperaturen
2.4.1 Streuung und Einfluss der Probengröße
2.4.2 Belastungsrate
2.4.3 Zugversuche
2.4.4 Druckversuche
2.4.5 Biegeversuche
2.4.6 Bruchmechanische Untersuchungen
2.4.7 Temperaturwechselbeständigkeit
2.4.8 Kriechen
2.4.9 Spannungsrelaxation
2.4.10 Härtemessung
2.4.11 Hochtemperaturprüfung in Kaltkammerofen mit induktiver Heizung
2.4.12 Temperaturmessung mit Thermoelement, Pyrometrie, Thermographie
2.4.13 Bestimmung elastischer Konstanten mittels akustischer Methoden
2.4.14 Optische in situ Schadensbeschreibung mittels Mikroskopie und DIC
2.5 Heißpressverfahren
3 Experimentelles
3.1 Werkstoffe
3.1.1 Kohlenstoffgebundenes Magnesiumoxid (MgO-C)
3.1.2 Kohlenstoffgebundenes Aluminiumoxid (Al2O3-C)
3.1.3 Graphit (ISEM 8)
3.2 Mechanische Tests
3.2.1 Prüfmaschine für Druck- und Biegeversuche
3.2.2 Prüfmaschine für Zug-Druck-Versuche
3.2.3 Probengeometrien
3.2.4 Druckversuche
3.2.5 Biegeversuche
3.2.6 Bruchmechanische Versuche
3.2.7 Versuche mit Zugbeanspruchung
3.2.8 Versuchsabläufe der Hochtemperaturversuche
3.2.9 Temperaturmessung mittels Thermographie
3.3 Weitere Versuchsmethoden
3.3.1 Mikrostrukturuntersuchung mittels Mikroskopie und Röntgenbeugung
3.3.2 Porositäts- und Dichtemessung
3.3.3 Härtemessung
3.3.4 Dynamischer E-Modul
4 Methodische Erkenntnisse und Voruntersuchungen
4.1 Temperaturmessung und -verteilung
4.1.1 Temperaturmessung mittels Thermoelement und Pyrometer
4.1.2 Emissionskoeffizient und Probenbeschichtung
4.1.3 Temperaturverteilung
4.2 Dehnungsmessung
4.3 Zugversuche an Keramiken
4.3.1 Übertragung von Zugkräften
4.3.2 Axialität in Zugversuchen
4.4 Bruchmechanische Versuche
4.4.1 Kerbeinbringung
4.4.2 Überprüfung des optischen Messsystems
4.4.3 Bestimmung der Risslänge während des Versuchs
4.5 Überprüfung der Messmethodik mit dem Referenzwerkstoff Graphit ISEM-8
5 Ergebnisse
5.1 Mikrostrukturbeschreibung der untersuchten FFW
5.1.1 Mikrostruktur des MgO-C’s
5.1.2 Mikrostruktur des Al2O3-C’s
5.2 Mechanisches Verhalten bei RT
5.2.1 Mechanisches Verhalten von MgO-C bei RT
5.2.2 Mechanisches Verhalten von Al2O3-C bei RT
5.3 Mechanische Eigenschaften bei HT
5.3.1 Mechanisches Verhalten von MgO-C bei HT
5.3.2 Mechanisches Verhalten von Al2O3-C bei HT
5.4 Heißpressverfahren für kohlenstoffgebundene FFW
5.4.1 Beschreibung des Heißpressverfahrens
5.4.2 Physikalische Eigenschaften und Mikrostruktur des Presslings
5.4.3 Mechanische Eigenschaften des Presslings
6 Diskussion
7 Zusammenfassung und Ausblick
Literatur
Anhan
Entwicklung eines Verfahrens zur experimentellen Simulation extrem langer Abkühl- und Erstarrungszeiten von EN-GJS
Get PDFBei der Herstellung von dickwandigem GJS treten zahlreiche ungeklärte Effekte durch die sehr langsamen Abkühlungs- und Erstarrungsgeschwindigkeiten auf. Bisherige Untersuchungsmethoden ermöglichen keine definierte Temperaturführung analog zum realen Bauteil und benötigen trotzdem große Schmelzemengen und einen hohen Trennaufwand für die Probenherstellung. Das Ziel der Arbeit bestand in der Entwicklung einer Versuchsmethode zur experimentellen Simulation extrem langer Abkühl- und Erstarrungszeiten von GJS. Die Verwendung einer geeigneten Abdeckung der Schmelze zur Minimierung des Mg-Abbrandes und eines druckfesten Kaltwandofens inkl. dynamischer Temperatursteuerung ermöglichte reproduzierbare Versuche zur Einstellung verschiedener Gefügezustände durch Variation der Abkühlregime und des Impfzustandes. Es gelang, Chunkygrafit und Grafitflotation gezielt herzustellen und dadurch die Entstehungsmechanismen wissenschaftlich zu untersuchen. Ein Chunkygrafit-Index-Diagramm konnte erarbeitet werden