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Entwicklung breitbandiger Halbleiter-Frequenzkämme für das mittlere Infrarot
Get PDFLichtquellen im mittleren Infrarot sind sehr interessant für spektroskopische Anwendungen. Quantenkaskadenlaser (QCL) und Interbandkaskadenlaser (ICL) sind monolithische Bauelemente die Emissionswellenlängen im mittleren Infrarot anbieten mit einem hohen Grad an Flexibilität eben diese zu adaptieren. Seit den ersten erfolgreichen Experimenten haben sie sich sehr rasch entwickelt und moderne Geräte können sogar die gleichen Wellenlängen detektieren die sie emittieren. Der Betrieb der Laser auf dem Chip hängt stark von ihrem Stromverbrauch ab, dabei sind ICLs im Vergleich zu QCLs besser. ICLs haben einen optimalen Betriebspunkt zwischen 3-4 μm und werden mit Epitaxie meist auf GaSb gewachsen. Abgesehen von den meist auf GaSb basierenden ICLS, gibt es seit einigen Jahren auf Entwicklungen auf InAs mit vielversprechenden Ergebnissen jenseits des optimierten 4 μm Betriebspunkts. In dieser Arbeit wird eine neue Methode zur Kompensation der durch die InGaSb Schicht induzierten Verspannung vorgestellt. Eine zusätzliche Schicht aus InAlAs erlaubt das Wachstum von sehr hohen kumulierten Schichtdicken. Neue numerische Erkenntnisse wurden zusammengefasst zu einer Anleitung wie die Bandbreite von Quantenkaskadenlaserfrequenzkämmen verändert werden kann. Frequenzkämme sind Laser die eine Vielzahl äquidistanter Moden emittieren. Der Abstand zwischen den Moden ist die Umlaufzeit des Resonators. Aufbauend auf der Opacak-Schwarz Mastergleichung wurde die Wechselwirkung der intrinsischen Kerr Nichtlinearität und der Gruppendispersion untersucht. Die numerische Studie zeigte, dass der Laser durch Kompensation der Nichtlinearität mit Dispersionskompensation in einen FM Kamm Zustand gebracht werden kann. Es wurde zusätzlich gezeigt, dass im Widerspruch zu weitverbreiteten Methoden es nicht von Vorteil ist, nur die Facetenreflektivitäten zu verändern, um den Laser in einen gesperrten Laserzustand zu bringen. Der Bereich in dem der Laser eine hohe Anzahl von Moden emittiert ist überraschend schmal. Der Laser kann in diesen Parameterbereich mit niedrigen Reflektivitäten und hohen Kerr Nichtlinearitäten gebracht werden. Die beste vorgestellte Methode um hohe Bandbreiten in QCLs zu erzielen, war die Modulation des Resonators mit einer Radiofrequenz nahe zur Umlaufzeit. Die experimentelle Implementierung ist einfach und erlaubt die vollständige Rückgewinnung der ungesperrten Laserbandbreite. Der Transfer dieser experimentellen Methode von QCLs zu ICLs zeigte Pulsemission, die mit Verschobener Welleninterferenz Fouriertransformierter Spektroskopie charakterisiert wurde. Die Messungen zeigten Pulsbreiten unterhalb von Pikosekunden und einem frequenzmodulierten Kamm Zustand mit Injektionsverriegelung. Ein technologischer Meilenstein wurde mit dem erfolgreichen Wachstum und Betrieb eines Mehrstapel THz QCLs geschafft. Die emittierte Bandbreite von 1.37 optischen Oktaven mit einer Breite von 1.9 zu 4.5 THz, setzte einen neuen Meilenstein und stellt einen weiteren Schritt zum Schliessen der Terahertzlücke dar. Das Ziel dieser Arbeit ist es einerseits eine neue Verspannungskompensationmethode zu diskutieren und andererseits die Möglichkeiten von Interbandkaskadenlasern als Plattform für zukünftige hochintegrierte Sensoren aufzuzeigen. Das zweite Ziel ist die Untersuchung wie man allgemein breitbandige Laser Frequenzkämme im mittleren Infrarot herstellt, ausgehend vom Kristallwachstum Oktaven überspannender THz QCLs, über die Herstellung von QCL Ringkämmen die die Verbindung von Chaostheorie mit Frequenzkammphysik erlaubten, bis hin zu Experimenten mit ICL Frequenzkämmen und ultrakurzer Pulsemission.Light sources in the mid-infrared are of great interest for spectroscopic sensing. Quantum Cascade Lasers (QCL) and Interband Cascade Lasers (ICL) are monolithic devices that offer emission wavelengths in the mid-infrared and a high level of flexibility to design devices for applications. Since their first experimental demonstrations they developed rapidly and state of the art devices can detect the same wavelength as they emit. On-chip operation of devices strongly depends on the power consumption of the device, there ICLs intrinsically do better than QCLs. ICLs own a sweet spot between 3-4 μm and are grown epitaxially mostly on GaSb substrates. Aside from the commonly used GaSbbased ICLs, recent developments on InAs showed promising results for emission beyond the 4 μm sweet spot. In this work a novel scheme to compensate for the InGaSb induced strain in the heterostructure is established. Inserting an additional layer of InAlAs allowed the growth of high cumulative InAs heterostructures. New numerical insights were summarized in a guideline how to engineer the bandwidth of quantum cascade laser frequency combs. Frequency combs are lasers that emit a number of equidistant modes. The spacing between this modes equals the cavity roundtrip time, which allows to use this lasers as rulers in the frequency domain. An important aspect of this technology is the bandwidth of the comb. Based on the Opacak-Schwarz master equation the interplay of the intrinsic Kerr nonlinearity with the group velocity dispersion was examined. The numerical study revealed that the laser can be brought to a FM comb state with dispersion compensation of the Kerr nonlinearity. It was explored that contradictory to commonly used methods, it is not useful to solely change the reflectivities of one facet to tune the laser into a locked laser state. The regime where a locked laser state emits a high number of modes was found to be surprisingly narrow. The laser can be tuned into this parameter space with low reflectivities and high Kerr nonlinearities. The best method to achieve high bandwidth emission in QCLs was demonstrated to inject a RF signal close to the cavity roundtrip time. The experimental implementation is straight forward and allows to recover the unlocked laser state bandwidth. The transfer of this experimental technique from QCLs to ICLs showed pulse emission, that was characterized by Shifted Wave Interference Fourier Transform Spectroscopy. The measurements showed pulse widths below picoseconds and a FM comb state with injection locking. A breakthrough was achieved with the successful growth and operation of a multistack THz QCL structure. The emitted bandwidth was 1.37 optical octaves spanning from 1.9 to 4.5 THz. In addition the engineering of broadband laser frequency combs in the mid-infrared is discussed, ranging from high performance fabrication of quantum cascade laser frequency combs to MBE growth of ultrabroadband THz QCLs. The results of this work connected on the one hand chaos theory with frequency comb physics and on the other hand, set a new milestone for the bandwidth of THz QCL
Tutorial for IEEE-RaPID 2018 on Quantum Cascade Lasers (QCL), Quantum Cascade Detectors (QCD), and Quantum Cascade Laser Detectors (QCLD)
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Thin film and bulk growth of heavy fermion compounds and their transport properties
Get PDFThis thesis deals with the growth of strongly correlated intermetallic compounds by state of the art MBE. The thin film geometry enables measurements that cannot be performed on bulk metallic samples, such as terahertz time-domain transmission spectroscopy. For YbRh2Si2 the goal was to perfect the growth and gain new insights into its intriguing quantum critical behavior.The growth parameters were optimized for highest sample quality, e.g. phase purity, closeness to perfect 1:2:2 stoichiometry, and strange metal behavior in the electrical resistivity at low temperatures.The best samples were chosen to address the long--standing question whether singular charge fluctuations underlie the unconventional quantum criticality in YbRh2Si2, which was indeed found to be the case.The first feasibility studies were undertaken to pave the way for the growth of Ce3Bi4Pd3 thin films by MBE.To test the (early) hypothesis that CeRu4Sn6 is a topological Kondo insulator, thickness-dependent electrical resistivity measurements were performed. The results are rather consistent with CeRu4Sn6 being a (possibly topological) semimetal.Diese Arbeit befasst sich mit dem Wachstum von stark korrelierten intermetallischen Verbindungen mittels modernster Molekularstrahlepitaxie. Die Dünnschichtgeometrie ermöglicht Messungen, die an massiven Metallproben nicht durchgeführt werden können, wie zum Beispiel Terahertz-Zeitbereichsspektroskopie im Transmissionsmodus. Bei YbRh2Si2 bestand das Ziel darin, das Wachstum zu perfektionieren und neue Einblicke in sein faszinierendes quantenkritisches Verhalten zu gewinnen.Die Wachstumsparameter wurden für höchste Probenqualität optimiert, zum Beipsiel Phasenreinheit, Annäherung an die perfekte 1:2:2-Stöchiometrie und "strange metal" Verhalten im elektrischen Widerstand bei niedrigen Temperaturen.Die besten Proben wurden ausgewählt, um der seit langem bestehenden Frage nachzugehen, ob singuläre Ladungsfluktuationen der unkonventionellen Quantenkritikalität in YbRh2Si2 zugrunde liegen, was tatsächlich der Fall war.Die ersten Machbarkeitsstudien wurden im Rahmen der Dissertation durchgeführt, um den Weg für das Wachstum von Ce3Bi4Pd3-Dünnschichten durch Molekularstrahlepitaxie zu ebnen.Um die (frühe) Hypothese zu testen, dass CeRu4Sn6 ein topologischer Kondo-Isolator ist, wurden dickenabhängige Messungen des elektrischen Widerstands durchgeführt. Die Ergebnisse stimmen eher damit überein, dass CeRu4Sn6 ein (möglicherweise topologisches) Halbmetall ist
Self-assembled InAs quantum dots in and on AlxGa1-xAs matrix
No full textQuantenpunkte sind kleine dreidimensionale Kristalle. Sie zeichnen sich durch eine quantisierte Zustandsdichte aus, weshalb sie sehr oft als künstliche Atome bezeichnet werden. Quantenpunkte können sehr vielfältig eingesetzt werden. Die untersuchten Quantenpunktansammlungen werden optimiert um Sie in einem Quantenkaskadenlaser einzubetten, um seine Eigenschaften wie Schwellenstromdichte und Temperaturabhängigkeit zu verbessern.Die in dieser Arbeit untersuchten InAs Quantenpunktansammlungen wurden mittels Molekularstrahlepitaxie gewachsen. Dabzu wurde eine InAs Schicht auf einer AlxGa1-xAs Schicht abgeschieden. Zuerst wurden die kritische Schichtdicke ab welcher sich die Quantenpunkte bilden und der Einfluss der Wachstumsrate, Wachsumstemperatur, des Arsendruckes und Temperns bei offenem Arsenfluss auf die statistischen Kenngrössen untersucht. Dann wurden InAs Quantenpunkte in einer AlxGa1-xAs Matrix mittels Photolumineszenz (PL) optisch untersucht. Dabei wurde der Einfluss der Messtemperatur, des Al Gehalts und der Quantenpunktgröße auf den Grundzustand des Quantenpunktes analysiert.Für die verwendeten MBE Wachstumsparameter wurde eine kritische Schichtdicke von 0,5049 nm festgestellt. Für eine Variation der Wachstumsrate von 0,005 µm/h bis 0,1 µm/h ergibt sich ein nahezu linearer Abfall der Quantenpunkthöhe und ein linearer Anstieg der Quantenpunktdichte. Die Variation der Wachsumstemperatur von 490°C zu 510°C zeigte den Trend, dass Quantenpunkte höher und weniger dicht wachsen. Wachstum auf einer Oberfläche mit höherem Al Gehalt zeigte kleinere Quantenpunkthöhen und größere Quantenpunktdichten. Die Verwendung eines niedrigen Arsendruckes und des Temperns zeigte kleinere Streuung und ein Verschwinden der doppelten Verteilung der Quantenpunkthöhe. Ein Temperaturanstieg zeigte eine Rotverschiebung der Energie des Grundzustands. Bis zu einer gewissen Temperatur wurde die PL Linienbreite schmäler, und dann breiter. Eine höhere Temperatur zeigte eine Verkleinerung der PL Intensität. Der Abfall der PL Intensität wurde schwächer mit wachsendem Al Gehalt. Höherer Al Gehalt zeigte eine Blauverschiebung der Energie des Grundzustands und eine Verbreiterung der PL Linienbreite. Eine Erhöhung des Quantenpunktes zeigte eine nahezu lineare Rotverschiebung der Energie des Grundzustandes.A semiconductor quantum dot (QD) is a small three-dimensional semiconductor crystal. The density of states is quantized, so it is often referred to as an artificial atom. The applications of quantum dots are very manifold. The quantum dot ensembles used in this diploma thesis can be integrated to a quantum cascade laser (QCL) to improve his properties, for example the threshold current and temperature dependence. The InAs quantum dots investigated in this diploma thesis are grown with molecular beam epitaxy (MBE). An InAs layer is deposited on an AlxGa1-xAs surface. First, the critical thickness was determined. Then the dependences on the growth rate, growth temperature, arsenic pressure, and annealing under an arsenic flux were analyzed. Finally, InAs quantum dots in an AlxGa1-xAs matrix were used to investigate the electronic properties by photoluminescence (PL) measurements. The dependence of the energy ground state, the PL full width at half maximum (FWHM), the integrated PL intensity on the temperature, the Al concentration, and the quantum dot size distribution are analyzed. The critical thickness for QD nucleation was determined to be 0.5049 nm under the MBE growth conditions used. The variation of the growth temperature from 490°C to 510°C shows an increase of the average quantum dot height and a decrease of the quantum dot density. At higher growth temperatures the quantum dot height decreases rapidly. With increasing Al concentration the quantum dot height decreases and the quantum dot density increases. Using a lower arsenic overpressure as well as sequential annealing the standard deviation of the quantum dot height decreased and the observed double peak distribution of the height disappeared. The QD peak PL energy shows a redshift with increasing temperature. With increasing temperature the QD PL FWHM decreases up to a minimum and then it increases. The integrated PL intensity decreases at higher temperatures. This decrease is lower for higher Al concentrations in the matrix. The QD peak PL energy shows a blue shift increase with increasing Al concentration in the matrix and an increase of the QD PL FWHM. With increasing quantum dot height the energy ground state redshifts.gte eine nahezu lineare Rotverschiebung der Energie des Grundzustandes.<br /
Anomale Temperatureffekte in Übergittern und neuartige Materialsysteme für Quantenkaskadendetektoren
Get PDFMolekularstrahlepitaxie (MBE) ist ein vielseitiges Werkzeug das sowohl Grundlagenforschung an Universitäten als auch die Produktion von Bauelementen in der Industrie erlaubt. In der vorliegenden Arbeit wurden Zinkblende III-V Halbleiter mit MBE gewachsen, wobei der Schwerpunkt bei der mittleren-Infrarot (MIR) bis THz Optoelektronik liegt. Genauer gesagt, beim Wachstum in Beziehung zu THz Quantenkaskadenlasern (QCLs) und kurz- bis mittel- Infrarot Quantenkaskadendetektoren (QCDs). Bauelemente in diesem Spektralbereich finden Anwendung in der Spektroskopie, der Telekommunikation, und der Bildgebung.Die Doktorarbeit umfasst das Design, das Wachstum, die Analyse, die Herstellung, und die optische Charakterisierung von QCDs, die auf das vielversprechende InAs/Al(As)Sb Materialsystem erweitert wurden und auf InAs oder GaSb Substraten gewachsen wurden. Dieses Materialsystem bietet vorteilhafte intrinsische Eigenschaften wie eine der niedrigsten effektiven Elektronenmassen, welche die optische Absorptionsstärke erhöht, als auch einen der höchsten Leitungsband-Versätze (CBO), der Übergangsenergien bis zu Wellenlängen im nahen Infrarot erlaubt. Um InAs/Al(As)Sb zu wachsen wurden Wachstumsparameter, wie Gruppe-V Flüsse, Oxid-Entfernungstemperaturen, sowie Wachstumstemperaturen optimiert. Um ungewollte Gruppe-V Durchmischung oder As-f ür-Sb Austausch zu minimieren, wurden Shutter-Sequenzen implementiert, die in scharfen Grenzflächenübergängen resultieren. Es wurden QCDs mit Absorptionswellenlängen, die von 2.7 - 5.5 μm reichen designt, gewachsen, hergestellt, und charakterisiert und somit die weite Wellenlängenbandbreite dieses Materialsystems demonstriert, und, in diesem Prozess, die Reife von InAs/Al(As)Sb QCDs verbessert. Im Besonderen wurde ein Oberseiten-beleuchteter (normal auf die Oberfläche) InAs/AlAs0.16Sb0.84 QCD gitterangepasst auf InAs gewachsen, produziert und mit einem Beugungsgitter verwirklicht. Die Absorptionswellenlänge von 2.7 μm liegt im Zentrum einer CO2 Absorptionslinie und entspricht Energien über der Bandlückenenergie von InAs. Auf GaSb Substraten wurden InAs/AlSb QCDs spannungsausgeglichen gewachsen mit einem InAs:AlSb Verhältnis drei Mal größer als das Verhältnis, das man benötigen würde um spannungsausgeglichen zu wachsen. Das wurde mit inkludierten sub-Monolagen InSb Lagen erreicht und ist notwendig, um die Freiheit zurückzugewinnen, die man mit gitterangepassten Materialien hat, das Design zu optimieren.Wegen der Typ-II Bandausrichtung des InAs/Al(As)Sb Materialsystems ist die effektive Bandlücke für Interbandübergänge in den nahen Infrarotbereich reduziert. Das resultiert in der Beobachtung von starken breitbandigen Interbandsignalen von1.2 - 3 μm, die direkt neben dem QCD Signal liegen.MBE erlaubt es auch an material- und strukturellen Eigenschaften zu forschen. Im Speziellen wurde ein anormales Temperaturverhalten im Schwellenstrom vonTHz QCLs untersucht - wobei der Schwellenstrom zuerst mit der Temperatur niedriger wird bevor er sich erhöht. Für diese Studie wurde eine umfassende Serie von Übergitter-Strukturen, die einfacher zu interpretieren sind, mit ähnlichen Charakteristiken zu niedrig gedopten aktiven Zonen von THz QCLs gewachsen, die auch vergleichbare Kontaktlagen aufweisen. Die temperaturabhängigen Strom-Spannungskennlinien weisen in manchen Fällen, den gleichen anomalen Temperatureffekt auf. Basierend auf experimentellen Resultaten und Resultaten von Simulationen, wird der Ursprung der Temperaturabhängigkeit dieses Effektes erklärt.Molecular beam epitaxy (MBE) is a versatile tool that allows both fundamental research at universities and the production of devices by industry. In the present thesis, zinc-blende III-V semiconductors are grown with MBE, where the emphasis lies in mid-infrared (MIR) to THz optoelectronics, centered on the growth related to THz quantum cascade lasers (QCLs) and short- to mid-infrared quantum cascade detectors (QCDs). Devices in this spectral region find applications in spectroscopy, telecommunication, and imaging. This thesis encompasses the design, growth, analysis, fabrication, and optical characterization of QCDs expanded to the promising InAs/Al(As)Sb material system grown on InAs or GaSb substrates. This material system offers beneficial intrinsic properties like one of the lowest effective electron masses, which increases the optical absorption strength, and one of the highest conduction band offsets (CBOs), allowing for transition energies up to wavelengths in the near-infrared. To grow InAs/Al(As)Sb, growth parameters, like group-V fluxes, oxide removal, or growth temperatures are optimized. To minimize unwanted group-V intermixing or As-for-Sb exchange, shutter sequences are implemented that result in sharp interfaces. QCDs with absorption wavelengths ranging from 2.7- 5.5 μm are designed, grown, fabricated, and characterized. Thus, demonstrating the material systems’ wide wavelength range and, in this process, increasing the maturity of InAs/Al(As)Sb QCDs. In particular, a top-side illuminated (surface normal) InAs/AlAs0.16Sb0.84 QCD, grown lattice matched to InAs, is produced and realized with a diffraction grating. The absorption wavelength of 2.7 μm lies in the center of a CO2 absorption line and corresponds to energies above the bandgap energy of InAs. On GaSb substrates, InAs/AlSb QCDs are grown strain-balanced with an InAs:AlSb ratio three times higher than the ratio required for strain-compensated growth. This is achieved by including sub-monolayer InSb layers and is a necessary measure for regaining the freedom lattice-matched materials have in optimizing the design. Due to the type-II band alignment of the InAs/Al(As)Sb material system, the effective bandgap for interband transitions reduces to the near-infrared region resulting in the observation of strong broadband interband signals from 1.2 - 3 μm, which lie directly next to the QCD signal. Preliminary measurements resulted in an interesting bias dependency of the interband signal. MBE also enables research on material and structural properties. In particular, an anomalous temperature behavior of the threshold current of some THz QCLs is investigated - the threshold current first decreases before it increases with temperature. For the study, a comprehensive series of superlattice structures, which are easier to interpret, are grown with similar characteristics to low-doped THz QCLs: low-doped active regions, and comparable contact layers. The temperature-dependent current voltage (IV) characteristics show, in some cases, the same anomalous temperature effect. Based on experimental and simulation results the origin and the temperature dependence of the effect is explained
Mycosphaerella leaf disease on eucalypts in Western Australia - The diversity and impact
Get PDFEucalyptus plantation forestry in Western Australia (WA) is a relatively young industry and by the end of 2008, the total plantation estate (softwood and hardwood) was over 950 000 ha. The predominant plantation species is Eucalyptus globulus, native to south-eastern Australia. In Western Australia (WA), the most serious foliar disease of eucalypt plantations is Mycosphaerella Leaf Disease (MLD). However, little systematic sampling for MLD has been carried out in WA to determine its impact on plantations, yields, species involved or whether they are introduced or not. The overall aim of this thesis was to investigate MLD in south-western Australia with a particular focus on the species diversity, taxonomy and the impact on early growth on E. globulus.
The increase in the number of Mycosphaerella and Teratosphaeria species associated with Mycosphaerella leaf disease (MLD) in E. globulus plantations in WA in the past decade has raised concern about the possible movement of pathogens between the native forests and plantations and vice versa. A survey of necrotic leaf spots collected from plantation and endemic eucalypts from WA and Queensland was conducted. Overall, ten new Eucalyptus host records for Mycosphaerella/ Teratosphaeria species were isolated from WA and five from Queensland. Significantly, M. nubilosa was isolated from E. grandis x resinifera and E. urophylla x globulus in WA. This is the first time M. nubilosa has been isolated from Eucalyptus hosts within the series Resinifera (see Chapter 2).
An assessment of the number of fungi that may be contributing to MLD in E. globulus plantations in WA was undertaken (Chapter 3) and the changes in the number of species and their incidence since the first surveys were conducted. Four new records of Mycosphaerella were identified in this study; M. ellipsoidea, P. fori, M. suttoniae and M. tasmaniensis. Mycosphaerella ellipsoidea and P. fori are first records for Australia, and M. suttoniae and M. tasmaniensis are first records for WA. The current work shows an increase in the number of Mycosphaerella species associated with plantation eucalypts in WA and Australia. With the exception of M. cryptica, none of these species were known in WA prior to the commencement of large-scale E. globulus plantations, and with M. cryptica as the exception, none have a known impact on the major native eucalypts in the region.
The ITS region of the type material of T. parva, M. grandis and M. gregaria using culture and herbarium specimens was sequenced and compared to existing sequences from GenBank (Chapter 4). This was the first study to examine and sequence the type material of M. grandis, T. parva and M. gregaria. As the sequences of the ITS region of M. grandis and T. parva were identical it was concluded that M. grandis be reduced to synonymy with T. parva. Mycosphaerella aurantia, M. buckinghamiae and M. africana also match the type sequence of M. gregaria. Therefore, these should all be synonymised to M. gregaria. Also, this study was the first to describe ITS sequence variation within the same Mycosphaerella isolate.
The aim of Chapter 5 was to identify the infection pathway at the leaf surface using scanning electron microscopy and to determine the pathogenicity of M. marksii on E. globulus. The use of glycerol as a surfactant and its effect on ascospore viability was also assessed. However, this study was unable to confirm pathogenicity of M. marksii on E. globulus seedlings under laboratory conditions. However, M. marksii ascospores were able to germinate and enter E. globulus stoma 3–6 days after initial infection.
Species-specific primers were successfully designed and tested for three Mycosphaerella species that occur on E. globulus in WA (Chapter 6). Meteorological conditions appeared to determine the defoliation of juvenile foliage and not MLD as levels of MLD remained relatively low throughout the trial period. The MLD levels increased throughout spring as warm wet conditions favoured the development of disease especially on the flush of new juvenile foliage. Also, new foliage emerged after late summer rainfall. As disease pressure mounted, the trees responded through defoliation. As temperatures increased and the juvenile foliage aged, there is likely to have been an increase in the defoliation of leaves. Therefore, by mid-summer defoliation levels reached a similar level to disease and insect damage. Following leaf defoliation and the emergence of new juvenile and adult leaves, the relative amount of disease on the trees decreased. This is because most of the disease was present on the older juvenile foliage which was shed. Field observations can be a reliable indication of disease progression. Although field observations at a branch level over exaggerated levels of MLD when there was a higher level of foliage, there was still a similar trend in the amount of disease when compared to the ASSESS program. Some experience in disease monitoring would indicate a more accurate assessment of MLD. It is interesting to note that the assessors tended to overestimate disease when MLD was at a higher level, and this also included the author.
Infection studies of Uwebraunia dekkeri were conducted to confirm how this species enters E. globulus leaves and to determine its pathogenicity (Chapter 7). This study demonstrated that conidia of U. dekkeri could infect E. globulus leaves and that it is not a hyperparasite of M. cryptica or M. nubilosa. Conidiogenesis was both percurrent and sympodial and the phenomenon of anastomosis was observed for the first time on the leaf surface.
The impact that MLD has on the wood volume has previously not been investigated in WA (Chapter 8). Through the application of pesticides and fungicides in the early stages of establishment at two plantations near Albany, tree volumes were significantly increased. However, the increase in wood volume would be offset by the pesticide and application costs. This study demonstrated that monitoring for pests and disease would be more effective than spraying of chemical treatments for the first three years. The regular use of chemical treatments is expensive to maintain and is proving to be environmentally unacceptable by some communities. This study also showed that spraying for low levels of MLD had little effect on disease incidence and/ or volume increase in E. globulus plantations in WA. The most important factors for a healthy plantation appear to be site selection, preparation and tree genetics.
This study was the first to investigate the impact of MLD on the growth of Eucalyptus globulus plantations in WA. As part of this study, the biology, taxonomy and pathogenicity of the main species present in WA were investigated. The key findings were: i) the number, abundance and distribution of Mycosphaerella/ Teratosphaeria species in WA is not static and plantations should be continually monitored for the presence of new potentially threatening species; ii) spraying for MLD, although effective in reducing the prevalence and impact on growth, was not economically viable; and iii) intragenomic variation of the ribosomal genome may explain sequence variation observed in single spore isolates of Mycosphaerella/ Teratosphaeria and this has taxonomic implications. Further work would identify the impact the new records are having on the plantation estate and also if these species have the potential to spread into the neighbouring endemic forests. This study has provided a broader understanding of MLD in WA and the development of tools that could be used for further study
An agent-based model that simulates the spatio-temporal dynamics of sources and transfer mechanisms contributing faecal indicator organisms to streams. Part 2: Application to a small agricultural catchment
Get PDFSoftware and data availability The source code for MAFIO as used in this work is available via the University of Aberdeen PURE repository: https://doi.org/10.20392/66f74663-ece3-4a52-8bed-f0cf52d0831a. The source code for EcH2O-iso is available at: https://bitbucket.org/sylka/ech2o_iso/src/master_2.0/. The Tulloch Burn datasets used in this study are available from the lead author on request. Acknowledgments Funding for this work from the Scottish Government’s Hydro Nation Scholars Programme is gratefully acknowledged. Many thanks to Audrey Innes, Jonathan Dick, Claire Tunaley and Bernhard Scheliga for their assistance in analysing the isotope samples. In addition, thanks to Allan Sim, Duncan White and, in particular, Claire Abel and Adam Wyness for instruction and training on microbiological sampling and analysis techniques. Simulations with EcH2O-iso and MAFIO were undertaken on the Maxwell high performance computing cluster funded by the University of Aberdeen. Sylvain Kuppel and Aaron Smith are thanked for their assistance in troubleshooting occasional issues with EcH2O-iso.Peer reviewe
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