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Negative Differential Transconductance Induced by Electrostatic Doping in Multi‐Functional Si Field‐Effect Transistors
Full text linkThe implementation of adaptive multifunctional transistors is key to improving data processing capabilities and overcoming the scaling and power density limitations of conventional complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS) technology. In this context, anti-ambipolar transistors (AATs) enabling negative differential transconductance (NDT) characteristics hold promise of enhancing the performance and functionality of computational systems by implementing multivalued logic (MVL). Here, we demonstrate a Si-based multi-functional run-time reconfigurable transistor with a distinct hysteresis-free AAT mode showing stable and reproducible NDT characteristics through precise carrier polarity control. The proposed multi-gate device exhibits a bias voltage-tunable room temperature peak-to-valley ratio (PVR) up to approximately 107 and bias-independent ultra-low off-state currents below 50 fA, strongly surpassing the capabilities of state-of-the-art negative differential resistance (NDR) diodes and transistors. A detailed and systematic study of the NDT characteristic revealed stable device operation beyond 400 K. Most notably, the demonstration of NDT in a Si-based AAT FET may contribute to the co-integration of high-frequency doublers, spiking neuron circuits, and MVL alongside conventional CMOS technology
Integrating Physical and Social Variables to Enhance Understanding of Urban Forestry Key-Indicators: Insights from a Socio-Cultural Forest Monitoring
No full textUrban forests are vital for enhancing urban life, as they provide environmental benefits and support human well-being. They contribute to cleaner air, cooler cities, and mental and physical health. Yet, despite their importance, little is known about how physical forest features and social perceptions interact to shape the attractiveness of these forests for recreation and well-being. This study addresses this gap by integrating ecological and social perspectives in the context of Switzerland. A nationwide survey (n = 3116) was conducted where respondents were asked to map the forest they visited most frequently and to evaluate their recreation experiences. These spatially explicit participatory GIS data were linked with detailed forest inventory information. Distinct statistical models were developed to explain five indicators of forest use and perception: Reported “Visit frequency”, “General visit satisfaction”, “Perceived visual attractiveness”, satisfaction with “Forest care and management”, and “Self-perceived well-being”. The results show that social and cultural variables explain outcomes far better than physical forest characteristics. The explanatory power of the models ranged from 13 to 40 %, with forest meanings, especially personal connection to forests, emerging as the most important factor. Spatial patterns revealed distinct clusters of high and low values across Switzerland. In particular, differences corresponded with well-known language regions, highlighting the influence of cultural context. Physical access factors, e.g., distance to bus stops, were of little relevance. These findings highlight the decisive role of people’s perceptions, meanings, and cultural background in shaping forest-related experiences. They demonstrate that physical features alone cannot explain how forests are valued and used. By combining social and ecological data, this study offers a model for understanding urban forests that can be applied in other regions. It provides evidence that policy and planning must integrate cultural and social dimensions to improve management, enhance recreational value, and strengthen the role of urban forests in supporting well-being
Advances in Environmental Ageing Simulation of Bituminous Materials – the Viennese Binder Ageing Method
No full textDesign Power and Social Media: From Marginalisation Machines to Pluralistic Publics
Full text linkThis thesis explores marginalised experiences with social media from a disabled and queer standpoint (in the sense of Standpoint Theory) to uncover meaningful design alternatives for supporting the thriving of marginalised groups. Specifically, the manifestation of Design Power within popular platforms is examined in terms of how their design characteristics impact neurodivergent and transgender people. To this end, three qualitative studies were conducted: the first study critically analyses the design features of mainstream social media platforms to determine the role of functional and aesthetic design in reifying existing social power structures. The second study comprises an autoethnography of autistic social media usage patterns, connecting experiences to design features and affordances. The third and final study consists of design interviews with young trans people, offering rich insights into their everyday social media experiences, discussing experiences of marginalisation through social media, shifting spaces, and inter-community solidarity. From these studies, salient characteristics of Highly Marginalising Social Media, which act as Marginalisation Machines, are distilled and contrasted with oppositional design considerations for pluralistic virtual places. Critical theories of power are then connected to these insights to understand how current mainstream platforms act as panoptic machineries that enact controlover users to maintain dominant power, including the role of design as an instrument for shaping social power dynamics. Finally, the thesis discusses existing alternatives to Highly Marginalising Social Media, as well aspossible paths forward, while also engaging with the structural barriers preventing potential pluralistic social media
Vehicular Connectivity Based on Millimeter Wave Orthogonal Time Frequency Space Modulation
Full text linkDie Weiterentwicklung intelligenter Verkehrssysteme (ITS) hängt stark mit der Entwicklung zuverlässiger und effizienter Fahrzeugkommunikationstechnologien zusammen. Die Standardisierungsbemühungen in diesem Bereich werden in erster Linie von zwei Organisationen vorangetrieben: 3GPP, das zellulare Lösungen entwickelt, und IEEE, das sich auf dedizierte Standards für Fahrzeugkommunikation fokussiert. Neue Standards beider Institutionen – 5G New Radio (NR) von 3GPP und IEEE 802.11bd – führen eine Reihe von Innovationen ein, darunter die Unterstützung der Kommunikation im Millimeterwellenfrequenzbereich (mmWave), wodurch deut- lich höhere Bandbreiten ermöglicht werden. Beide Standards behalten jedoch Orthogonales Frequenzmultiplexverfahren (OFDM) als Modulationsschema bei. Obwohl OFDM in statischen Umgebungen durch Einfachheit und Effizienz überzeugt, zeigt es in Umgebungen mit hoher Mobilität, wie sie in der Fahrzeugkommunikation auftreten, deutliche Schwächen. Als vielversprechende Alternative wurde die Orthogonal Time Frequency Space (OTFS) Modulation vorgeschlagen, die Symbole im Verzögerungs-Dopplerbereich plaziert. Bei OTFS werden die Informationssymbole über den gesamten Zeit-Frequenz Raum übertragen, wodurch die Kanaldiversitäteffizient genutzt und die Übertragungsqualität, insbesondere in mobilen Szenarien, verbessert wird. Diese Dissertation untersucht die Anwendbarkeit von OTFSin realistischen mmWave Fahrzeugkommunikationsszenarien. Zunächst analysiere ich die Systemqualität anhand von gemessenen 60 GHz Fahrzeugkanälen, die über dedizierte Kanalschätzsequenzen gewonnen wurden. Die simulierten Bitfehlerraten (BER) belegen die Vorteile von OTFS im Vergleich zu OFDM. Die Ergebnisse zeigen jedoch, dass die Gewinne sowohl von den Kanaleigenschaften als auch von der Parametrisierung des OTFS Symbolblocks abhängen. Angesichts der hohen Kosten und Komplexität von Kanalmessungen untersucht meine Studie weiterhin den Einsatz von Raytracing (RT) basierten Simulationen zur Emulation verschiedener Kanalbedingungen. Um den RT Ansatz zu validieren, modelliere ich das in den Messungen vorliegende Szenario und untersuche, wie sich Unterschiede zwischen dem RT Kanal und den tatsächlichen Kanalbedingungen auf das OTFS System auswirken. Abschließend verwende ich ein 3GPP Fahrzeugkanalmodell, um die Auswirkungen der OTFS Symbolparametrisierung und der Doppler Streuung auf die OTFS Signalqualität zu untersuchen. Dabei analysiere ich, wie sich diese Faktoren auf den genutzten Diversitätsgewinn und die daraus resultierende OTFS Signalqualität auswirken.Diese Arbeit zeigt die Abhängigkeit der OTFS Leistung von den Eigenschaften des physikalischen Funkkanals und dem Design des OTFS Symbolblocks. Da der Millimeterwellenbereich noch wenig erforscht ist, liegen bisher nur unvollständige Kanalcharakterisierungen vor. Einer der wichtigsten Parameter bei der Entwicklung eines OTFS Systems für Fahrzeugszenarien ist die Kanalstationarität, die durch die Dynamik der Streuungsumgebung begrenzt ist. Die Mobilität der Nutzer führt zu schnellen Schwankungen der Kanaleigenschaften. Dies führt dazu, dass der Kanal nicht länger als stationär betrachtet werden kann, sowohl im Zeit- als auch im Frequenzbereich und schränkt dadurch die maximal mögliche Größe des OTFS Symbolblocks ein. Um die mögliche Größe des Symbolblocks zu ermitteln, untersuche ich die Kanalstationarität anhand gemessener Fahrzeugkanäle im 60 GHz Frequenzband und liefere erste Einblicke in das Stationaritätsverhalten von Millimeterwellen. Die Ergebnisse zeigen, dass eine ausgeprägte Sichtverbindung die Stationaritätszeit erheblich verlängert. Um die Parameter, die die Stationarität beeinflussen, weiter zu untersuchen, analysiere ich Kanäle, die unter kontrollierten Laborbedingungen gemessen wurden. Die Messungen werden durchgeführt, während sich der Sender mit hoher Geschwindigkeit bewegt. Hier analysiere ich den Einfluss der Bewegungsgeschwindigkeit des Senders auf die Kanalstationarität und zeige, dass eine höhere Geschwindigkeit zu einer kürzeren Stationaritätszeit führt, während die räumliche Stationarität weitgehend unbeeinträchtigt bleibt. Um den Vergleich zwischen traditionell genutzten Frequenzbändern unterhalb von 6 GHz und dem Millimeterwellenbereich zu ermöglichen, untersuche ich die Stationarität im Kontext eines Multibandszenarios. Numerische Ergebnisse deuten darauf hin, dass die räumliche Stationarität proportional zur Wellenlänge ist. Schließlich hebt die Dissiertation die Bedeutung der Platzierung und Ausrichtung der Antenne am Fahrzeug hervor. Ich zeige, dass die Positionierung der Antenne einen erheblichen Einfluss auf die Übertragungsqualität hat.The advancement of Intelligent Transportation Systems (ITS) relies heavily on reliable and efficient vehicular communication technologies. Standardization efforts in this domain are primarily led by two organizations: 3GPP, which develops cellular based solutions, and IEEE, which focuses on dedicated vehicular communication standards. Recent standardization updates from both bodies, 5G New Radio (NR) by 3GPP and IEEE’s 802.11bd introduce a wide range of innovations. One of the key innovations is support for communication in the millimeter wave (mmWave) frequency bands, enabling significantly higher bandwidths. However, both standards maintain Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) as the modulation scheme. Despite its simplicity and effectiveness in static environments, OFDM struggles in high-mobility scenarios that are commonly found in vehicular communications. To address these limitations, orthogonal time frequency space (OTFS) modulation, operating in the delay-Doppler domain, has been proposed. OTFS spreads information symbols over the entire dedicated time-frequency block, aiming to exploit channel diversity and enhance performance. This thesis investigates the applicability of OTFS in realistic mmWave vehicular scenarios. First, I analyze system performance using measured vehicular 60 GHz channels obtained via dedicated channel sounding sequences. The numerical bit error rate (BER) results demonstrate the superiority of OTFS over OFDM. However, the BER results suggest that the performance gain depends on both the underlying channel characteristics and the OTFS symbol grid parametrization. Given the high cost and complexity of channel measurements, my study explores the use of ray tracing (RT) based simulations to emulate diverse channel conditions. To validate the RT approach, I model the scattering environment present in the measurements and investigate how differences between the RT channel and actual channel conditions affect OTFS performance. Finally, a 3GPP vehicular channel model is employed to study the impact of OTFS symbol parametrization and Doppler spread on the exploited diversity gain and thus OTFS performance. These evaluations provide valuable insights into the practical deployment of OTFS in mmWave vehicular communications.This thesis demonstrates the dependence of OTFS modulation performance on the characteristics of the physical wireless channel and the design of the OTFS symbol block. However, as the mmWave domain remains an emerging research field, accurate channel characterization remains insufficient. One of the key parameters when designing an OTFS system for vehicular scenarios is channel stationarity, which is limited by the dynamics of the scattering environment. User mobility causes rapid variations in channel characteristics, violating stationarity in both time and frequency domains, imposing constraints on the OTFS symbol block size. To address this, I examine channel stationarity using measured vehicular channels at the 60 GHz band, providing numerical insights into mmWave stationarity behavior. Results show that the presence of a strong line-of-sight component significantly enlarges the stationarity regions. To further investigate the parameters affecting stationarity, I analyze channels measured in controlled laboratory settings. The measurements are carried out while the transmitter (TX) is moving with high velocity, emulating high-mobility conditions. Here, I analyze the influence of the TX velocity on the channel stationarity, showing that higher velocity leads to shorter stationarity time, while spatial stationarity remains largely unaffected. To bridge insights from sub-6 GHz studies with less explored mmWave frequencies, I investigate the stationarity in a multiband scenario. The comparison between the behavior in the sub-6GHz and mmWave channels suggests that spatial stationarity is proportional to the wave- length. Finally, the study emphasizes the critical role of antenna placement and orientation in vehicular communication systems, as these factors significantly impact channel stationarity and, consequently, system performance
Simulation of SAF-enhanced multilayered STT-MRAM structures
No full textThe reliability of multilayered spin-transfer torque magnetoresistive random access memory with synthetic antiferromagnets is crucial for computing-in-memory architectures, high-performance computing, and high-density storage applications. This study investigates the role of interlayer exchange coupling in magnetic tunnel junction structures, which are fundamental to spin-transfer torque magnetoresistive random access memory performance and stability. We analyze how interlayer exchange coupling influences magnetic stability and spin-transfer torque switching efficiency using finite element method simulations combined with the Landau–Lifshitz–Gilbert equation. Our findings reveal that optimizing interlayer exchange coupling not only enhances data retention and write/read speeds but also mitigates miniaturization challenges and improves device reliability in downscaled spin-transfer torque magnetoresistive random access memory technologies. The results further emphasize the strong dependence of interlayer exchange coupling on spacer properties, which dictate magnetic orientations and coupling energy, offering a strategic pathway to engineer more efficient and robust spin-transfer torque magnetoresistive random access memory devices. This work highlights the critical impact of magnetic coupling on the switching dynamics and long-term stability of spintronic memory, providing insights that pave the way for next-generation, high-performance memory solutions
Green footprint: Ecological regeneration of urban space in Vienna Heiligenstadt
No full textDiese Arbeit zeigt nicht nur, wie der Raum durch die Implementierung neuer Strukturen in Vorhandene verbessert werden kann, sondern auch, wie Potenziale bestehender Strukturen durch Transformation und Aufwertung freigesetzt werden können.In der Architektur und im Städtebau werden meist Brachflächen und leere Grundstücke für neue Projekte genutzt. Doch auch vorhandene Bebauung undverbaute Flächen bieten viel Potenzial. Mit präziser Planung lassen sich dort strukturelle Herausforderungen lösen und dabei manch latent vorhandene Mehrwerte,ökologischer, wirtschaftlicher oder sozialer Natur, generieren.Das Projekt analysiert die räumlichen und städtebaulichen Entwicklungsmöglichkeiten im Bereich über der U4-Station Heiligenstadt in Wien.Die Station verbindet funktional die beiden, einander gegenüberliegenden Bebauungen, gleichzeitig bildet der Gleiskörper eine langgezogene Schneise.Der Soziologe Richard Sennett beschreibt solche städtebaulichen Schneisen als „borders“, im Sinneklarer, trennender Grenzen. Dies steht im starken Gegensatz zu „frontiers“, die aufgrund ihrer offenen,unscharfen Charakteristik Interaktion und Entwicklung zulassen.Das Konzept sieht eine mehrstufige grüne Stadtlandschaft mit terrassenförmig angelegten Wohnstrukturen,Atrien, Fußgängerbrücken und Rampen vor, eine grüne Oase, welche die Natur wieder in die urbane Landschaft einbettet und durch biophiles Design zugleich zur natürlichen Kühlung des Stadtraums beiträgt.This thesis shows not only how space can be improved through the implementation of new structures into existing ones, but also how the potentials of existing structures can be released through transformation and upgrading. In architecture and urban planning, brownfields and vacant plots are usually used for new projects. However, existing buildings and built-up areas also offer a lot of potential. With precise planning, structural challenges can be solved there, and in doing so, latent existing added values of an ecological, economic, or social nature can be generated. The project analyses the spatial and urban development possibilities in the area above the U4 Heiligenstadt station in Vienna. The station functionally connects the two opposing settlements, while the railway tracks simultaneously form an elongated urban corridor. Sociologist Richard Sennett describes such urban corridors as „borders“, in the sense of clear, dividing boundaries. This stands in stark contrast to „frontiers“, which, due to their open, indistinct nature, allow for interaction and development. The concept envisions a multi-tiered green urban landscape with terraced residential structures, atriums, pedestrian bridges and ramps ...a green oasis that reintegrates nature into the urban landscape and, through biophilic design, contributes to the natural cooling of the urban space
House of Culture - Revitalization of the Cultural Center in Smoljinac, Serbia
No full textDiese Arbeit widmet sich der Revitalisierung und funktionalen Neubelebung des historischen Dorfzentrums von Smoljinac in Ostserbien. Ausgangspunkt war das seit mehr als einem Jahrzehnt brach liegende Ensemble rund um das Haus der Kultur, das durch den Brand von 2012 schwer beschädigt wurde. Ziel ist die Wiederherstellung eines lebendigen Ortskerns, in dem Architektur, Gemeinschaft und Alltagsleben wieder in einandergreifen.Durch gezielte Sanierungsmaßnahmen, die Einbindung lokaler Akteure und die Wiederentdeckung traditioneller Bauweisen entsteht ein Modell für nachhaltige Dorferneuerung. Das Projekt versteht sich als Versuch, Geschichte, Materialität und soziale Identität neu zu verknüpfen. Der zentrale Entwurfsschwerpunkt liegt auf dem Haus der Kultur – einem Ort, der ehemals das Herz des Dorflebens bildete. Seine Wiederbelebung als multifunktionales Theater-, Bildungs- und Begegnungshaus steht im Zentrum des Projekts. Ergänzt wird es durch das Nebengebäude und den neu gestalteten Hauptplatz, der als Markt, Bühne und sozialer Raum dient.Architektur wird hier als Werkzeug gemeinschaftlicher Entwicklung verstanden – nicht als fertiges Objekt, sondern als Prozess, der im Dialog mit den Menschen und ihrem Ort entsteht.Die Wahl natürlicher Materialien – insbesondere Lehm und Holz – folgt der Überzeugung, dass nachhaltiges Bauen nur in Verbindung mit regionaler Identität möglich ist. Lehmbau, handwerkliche Techniken und einfache Konstruktionsprinzipien bilden die Basis einer ökologischen und zugleich kulturell verankerten Architektur. Das Projekt verbindet städtebauliche Erneuerung,kulturelle Wiederbelebung und ressourcenschonendes Bauen zu einem integrativen Gesamtbild.This thesis deals with the revitalization and functional renewal of the historic village center of Smoljinac, in eastern Serbia. The starting point is asite that has stood empty for more than a decade – the burned-down cultural complex destroyed in 2012. The project aims to restore a vibrant village core where architecture, community, and everyday life are interwoven again. Through careful renovation, the inclusion of local participants, and the rediscovery of traditional construction methods, it develops a model for sustainable rural regeneration. It seeks to reconnect history, materiality,and social identity.The main focus is the House of Culture – once the heart of the village, now reimagined as a multifunctional theater, educational, and community building.Together with the adjacent structure and the redesigned main square,which serves as market, stage, and public space, the project defines a new cultural and social center. Architecture here is understood as a tool of participation– not as a finished object, but as a process evolving from withinthe community itself.Natural materials such as clay and wood play a central role. Their use reflects a belief in sustainable and regionally rooted building methods. Clay construction and handcrafted techniques form the foundation of an ecological and culturally responsive architecture. The project unites urban renewal,cultural revival, and low-impact construction into a coherent vision for the regeneration of the rural village core