14 Externe wissenschaftliche Einrichtungen
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Item Open Access 2-dimensionaler Ladungsträgertransport in Graphen und einkristallinen organischen Halbleitern(2008) Ulbricht, Gerhard; von Klitzing, Klaus (Prof. Dr.)Ziel dieser Arbeit war die Präparation und Untersuchung neuartiger 2-dimensionaler Systeme. Zu diesem Zweck wurden sowohl auf Einkristallen der organischen Halbleiter Tetracen und Perylen als auch auf Graphen-Mono- und Doppellagen Feldeffekttransistoren präpariert und untersucht. Wird die Oxidation der Tetracen-Kristalle erfolgreich verhindert, so kann bei Raumtemperatur in Lochleitung ein deutlicher Feldeffekt gemessen werden, Elektronenleitung jedoch konnten wir bei keiner Temperatur beobachten. SCLC-Messungen haben eine Trapkonzentration von minimal 5*10E14 pro cm³ gezeigt. Bei Raumtemperatur wiesen unsere Tetracen-FETs Lochbeweglichkeiten von bis zu 0,6 cm²/Vs auf, welche beim Abkühlen jedoch kontinuierlich schlechter wurden, Lochtransport konnte bis hinunter zu 21 K beobachtet werden. SCLC-Messungen an Perylen-Kristallen haben eine Reinheit von minimal 1,8*10E12 Traps pro cm³ für Elektronen und 2*10E13 Traps pro cm3 für Löcher ergeben. Dennoch konnte bei allen untersuchten Temperaturen nur Lochleitung beobachtet werden, was vermutlich auf mangelnde Elektroneninjektion zurückzuführen ist. Bei Raumtemperatur waren Lochbeweglichkeiten von bis zu 3*10E-3 cm²/Vs messbar. Auch in Perylen-FETs nahm der Strom beim Abkühlen stetig ab, so dass unter 120 K keine Transportmessungen mehr möglich waren. Sowohl die präparierten Graphen-Mono- als auch Doppellagen zeigten deutlich den QHE und SdH-Oszillationen. In Graphen-Monolagen ist die Energie der Ladungsträger proportional zu ihrem Impuls, was im QHE zu Plateaus bei den Füllfaktoren 2, 6, 10, ... führt, wodurch Graphen-Monolagen zweifelsfrei nachgewiesen werden können. Die Ladungsträgerbeweglichkeit erreichte in unseren Proben bis zu 6000 cm²/Vs, wobei kein nennenswerter Unterschied zwischen Elektronen & Löchern festgestellt werden konnte. Mit Hilfe eines Raster-SET-Mikroskops konnten wir in Zusammenarbeit mit der Gruppe von A. Yacoby zeigen, dass der Dirac-Punkt an unterschiedlichen Stellen der Monolage bei unterschiedlichen Gate-Spannungen erreicht wird, am Punkt des maximalen elektrischen Widerstands bilden sich demnach unregelmäßig geformte Bereiche mit Elektronen- bzw. Lochüberschuss.Item Open Access 3D-printed stimuli-responsive soft microrobots(2023) Lee, Yunwoo; Sitti, Metin (Prof. Dr.)Untethered microrobots, i.e., mobile microrobots, with overall sizes less than 1 mm are receiving significant attention due to their great potential to conduct targeted and minimally invasive therapeutic delivery and medical treatment of diseases in the local region of the biological environment. However, there are many technical barriers in the integration of conventional on-board sensors, actuators, and batteries into micro-scale systems. To overcome these limitations, stimuli-responsive active materials with both sensing and actuation properties are integrated to mobile microrobots. Stimuli-responsive materials can morph their shape and size via swelling and deswelling mechanisms in response to external chemical, physical and other stimuli, such as heat, pH, light, magnetic field, and acoustic field, with no aid from complex wires, sensors, or batteries. While conventional fabrication methods with passive materials have led to the production of static structures, 3D printing with stimuli-responsive materials opens a new direction for 3D objects possessing volumetric transformation behavior, material property change, and shape morphing ability. In this dissertation, I integrate different stimuli-responsive materials and 3D microprinting to provide more multifunctional, versatile and complex microrobot designs based on bioinspired design principles, with a wide range of stimuli-responsive sensing and actuation properties to use them in potential biomedical applications inside the human body. In the first part, I introduce magnetically steerable 3D-printed microroller and microscrew robot designs with stimuli-responsive materials to develop volume-controllable microrobots for spatial adaptation. These wirelessly controlled microrobots possess the ability to function in response to multiple stimuli, including magnetic fields, temperature, pH, and cations, which can enhance the adaptability of the microbots to various unstructured environments. Second, octopus-inspired architectures with temperature-responsive materials to control the adhesion properties for medical purposes is proposed. Introduction of pNIPAM material leads temperature-responsive volume morphing behavior enabled controllable tissue adhesion by using externally applied magnetic fields. Furthermore, I demonstrate the capability of implementing a wide range of medical tasks repeatedly via showing the repetition of attachment and detachment processes using an external magnetic field. Finally, I present a multifunctional pollen-grain-inspired hydrogel robot by 3D direct laser printing in order to enhance the functional diversity of microrobots in biological environments. I also demonstrated multi-responsive hydrogel structures to decouple the stimulus inputs of magnetically actuated locomotion, temperature-responsive controllable attachment, and pH-responsive on-demand cargo release, respectively. The temperature-responsive outer crust shells made of pNIPAM enabled controlling the attachment of the microrobot by shrinking up to 49%, revealing the robot’s spikes. In addition, the inner pollen-grain-inspired structure with spikes made of PETA with FePt nanoparticles demonstrated an improved attachment performance and magnetically guided locomotion along biological surfaces. The inner sphere made of pNIPAM-AAc successfully released drugs by pH-induced swelling.Item Open Access Ab initio study of point defects in the bulk and on surfaces of an SrTiO3 crystal(2009) Alexandrov, Vitaly; Maier, Joachim (Prof. Dr.)The main goal of the present thesis was the theoretical study of substitutional iron impurities and oxygen vacancies present in different charge states in the bulk and on the SrTiO$_{3}$ (001) surface by means of first-principles simulations. Our first step was to examine basic properties of perfect perovskite crystals. We found for SrTiO$_{3}$ and SrFeO$_{3}$ parent compounds that the best agreement with experimental data on lattice constant, bulk modulus, cohesive energy and optical band gap is provided by the hybrid Hartree-Fock and the density functional theory (DFT) approach in the linear combination of atomic orbitals approximation with the so-called B3PW functional which was therefore chosen as a main tool in the study. In order to study SrFe$_{x}$Ti$_{1-x}$O$_{3}$ solid solutions, we carried out a series of calculations for various iron contents (50, 6.25, 3.70, 3.125, and 1.85 at.\%) in doped SrTiO$_{3}$. We found that the Jahn-Teller (JT) distortion around an Fe$^{4+}$ ion is the largest for the most dilute solid solution, becomes less pronounced for 50\% iron doping, and disappears in a pure SrFeO$_{3}$. This tendency in changing the magnitude of the JT distortion agrees well with the EXAFS experimenatal data extrapolated to the dilute defect limit. Also, the electronic structure calculations indicate that SrFe$_{x}$Ti$_{1-x}$O$_{3}$ containing more than 50\% iron is metallic, and that its conductivity is caused by a strong mixing of O $2p$ and Fe $3d$ ($e_{g}$) states in the pre-Fermi energy region. We found that the iron impurity insertion energy of 1.79 eV (1.85\% iron content) is very close to that for 6.25\% iron, and this energy decreases down to 1.59 eV for 50\% and lastly to 1.57 eV for a pure SrFeO$_{3}$. Calculations of iron impurities on the SrTiO$_{3}$ (001) surfaces revealed that the Fe$^{4+}$ ion has the propensity to segregate from the bulk to both SrO and TiO$_{2}$ facets, with the segregation energies of 0.32 and 0.48 eV, respectively. The Mulliken population analysis indicates that the presence of Fe$^{4+}$ ion in the subsurface plane significantly reduces the charge of the nearest oxygen atom at the topmost SrO surface (in a comparison to the substituted Ti$^{4+}$), thus severely diminishing its basic properties. We also examined the neutral and positively single-charged oxygen vacancies ($F$ and $F^{+}$ centers), both in the bulk and on the SrTiO$_{3}$ (001) surfaces. It was found that the neutral vacancy has an even higher tendency than Fe$^{4+}$ ions to surface segregation, being $\thicksim$1.0 eV for SrO and 1.4 eV for TiO$_{2}$ surfaces. The defect energy level becomes much more shallow when going from the bulk (0.77 eV below the bottom of the conduction band at the $\Gamma$-point of the BZ) to SrO (0.27 eV) and TiO$_{2}$ surfaces (very shallow level, almost degenerate with the CB within an accuracy of the method). Our simulations of the bulk charged $F^{+}$ center show that it has a deeper energy level (1.20 eV) than the neutral defect revealing also a lower vacancy formation energy. The charged nature of the center results in a more pronounced relaxation around the defect with a repulsive interaction with neighboring titanium atoms. This relaxation becomes even stronger at the surface. Thus, a common feature of both types of vacancies is the more shallow energy levels on the surfaces compared to the bulk, particularly, for the TiO$_{2}$ facet, while the effect is less pronounced for the $F^{+}$ center. We simulated additionally the diffusion of oxygen species by means of the density functional theory combined with the nudged elastic band (NEB) method. We have shown that the calculated activation barrier for diffusion of oxygen vacancy along the TiO$_{2}$ surface is almost by a factor of three smaller than in the bulk (0.14 vs. 0.38 eV). Adsorption energy of oxygen atom atop Ti ion for the TiO$_{2}$ facet is as large as 2.13 eV being considerably higher than that atop Sr ion on SrO facet (0.57 eV). Moreover, the creation of surface oxygen vacancy nearby the O atom adsorbed atop Ti ion leads to a significant increase in the O$_{ads}$-Ti binding energy. Because of such a strong adsorbate-adsorbent bonding, penetration of the adsorbed O atom into the surface layer could occur predominantly when the very mobile surface oxygen vacancy meets adsorbed oxygen atom. Simulation of a drop of the adsorbed O atom into the oxygen vacancy nearby reveals a distinguishable but extremely small activation barrier, $\thicksim$0.01 eV. Thus, we predict almost no-barrier soaking of the adsorbed O atom into the surface layer, fast surface diffusion of the oxygen vacancies and a much slower diffusion in the bulk. Considerable part of our study was devoted to the examination of oxygen vacancies (neutral and charged) as important ionic charge carriers under confinement conditions. This aspect is of paramount importance in nanoionic systems in which the boundary zones overlap and not only the density but in addition the nano-size spacing at interfaces becomes a key factor.Item Open Access Ab initio thermodynamic study of defective strontium titanate(2013) Blokhin, Evgeny; Maier, Joachim (Prof. Dr.)In the presented thesis the perfect and defective SrTiO3 bulk crystals and their (001) surfaces are considered on ab initio level. Since the experimental study of the complex defective systems is comparatively expensive and difficult, and the computer performance has been greatly increased in the last years, the ab initio modeling became very efficient tool to be applied in this field. Additionally, there is a significant industrial demand for the investigation and improvements of the performance of the perovskite-based electrochemical devices, e.g. solid oxide fuel cells and permeation membranes. Finally, there is a lack of methodological studies on defect thermodynamics. The oxygen vacancies and iron impurities, as well as their complexes, are the characteristic defects in SrTiO3 perovskite material. The understanding of basic defect properties and defect-induced phenomena under realistic external conditions requires calculation of thermodynamic properties (the free energy and entropy effects). Thus, thesis is focused on atomic vibrations, i.e. phonons, which are necessary to go beyond standard 0°K approximation and to provide a link to the thermodynamic properties at finite temperatures. This is necessary for a realistic treatment of electrochemical devices. The chosen ab initio modeling scheme is found to ensure the most accurate description simultaneously for the structural, electron and phonon properties of the perfect SrTiO3. Namely, the splitting of the phonon frequencies due to the antiferrodistortive phase transition at 105°K is confirmed to be very small (2–12 cm-1). The experimental temperature dependence of the SrTiO3 heat capacity is also successfully reproduced. Further, the modeling scheme is applied for thermodynamic treatment of oxygen vacancies and iron impurities in SrTiO3 at finite temperatures. The calculated phonon densities of states and group-theoretical study of the defect-induced phonon frequencies are used for the experiment analysis. Several defect-induced local phonon modes are identified, and the experimental Raman- and IR-spectroscopy data are interpreted. The Jahn-Teller-type local lattice distortion around both Fe4+ impurity and oxygen vacancy VO is shown to result in Raman- and IR-active phonons. In particular, the experimentally observed Raman frequency near 700 cm-1 is shown to arise for both defects due to a local O ion stretching vibration nearby the Jahn-Teller defect. However, an absence of such a frequency in an experimental phonon spectrum is found to be a manifestation of formation of Fe3+–VO complexes with oxygen vacancies in the first coordination sphere of iron impurities. The Gibbs formation energy calculated for the neutral oxygen vacancies in bulk SrTiO3 taking into account the phonon contribution is found to be in excellent agreement with the experiment. The phonon contribution to the formation energy is shown to increase with temperature, to about 5% above 1000°K. The predicted relative stability of several structural complexes of oxygen vacancy and iron impurity in SrTiO3 is confirmed by known experimental measurements. Several structural models of such Fe3+–VO complexes in SrTiO3 are discriminated according to the XANES and EXAFS experiments. On an example of SrO-terminated SrTiO3 ultrathin films, the one-dimensional confinement effect on the vacancy formation energy is found to be inconsiderable at 0°K. The phonon contribution to the Gibbs free energy of VO formation in such ultrathin films at finite temperatures is shown to be minor. This suggests the further account of anharmonic effects is required. The workflow developed in thesis is proposed for the modeling of wide class of defects in non-metallic solids. Several auxiliary computer tools were designed in order to simplify such possible studies.Item Open Access Ab-initio Betrachtungen zur Elektronenstruktur und Statistischen Mechanik von mehrkomponentigen intermetallischen Systemen am Beispiel Ni-Fe-Al(2003) Lechermann, Frank; Fähnle, Manfred (Prof. Dr.)Die Fragestellungen der Materialwissenschaften stellen auf mikroskopischer Skala ein physikalisches Vielteilchenproblem dar. Vielerlei Eigenschaften auf meso- oder makroskopischer Ebene erfordern daher das Verständnis der unterliegenden atomistischen Prozesse. Gegenstand dieser Arbeit ist in diesem Sinne die Darstellung einer ab-initio, also parameterfreien, Modellierung des ternären intermetallischen Festkörpersystems Ni-Fe-Al. Die Beschreibung erstreckt sich über die Details zur elektronischen Struktur, die spezielle Energetik bis zur Behandlung der Thermodynamik dieses technologisch wichtigen Materialsystems. Die elektronentheoretischen Betrachtungen wurden im Rahmen der Dichtefunktionaltheorie mit der Pseudopotentialmethode durchgeführt, wobei das verwendete Computerprogramm einige wichtige Erweiterungen (Spinpolarisation, Verallgemeinerte Gradientennäherung (GGA), LDA+U-Methode) erfuhr. Bei diesen Untersuchungen konnte speziell der wichtige Einfluss moderater Elektronenkorrelationen im Fe-Al Subsystem nachgewiesen werden. So wurde ersichtlich, dass die GGA in wichtigen Realisierungen die falsche Kristallstruktur für Fe3Al, L12 statt D03, als stabil ausweist. Dies scheint in der Konkurrenz von lokalisierten und itineranten Charakter der elektronischen Zustände der Fe-Atome in Fe3Al begründet zu sein. Durch Berücksichtigung der on-site Korrelationen der Fe-d-Elektronen im Rahmen der LDA+U-Methode konnte eine konsolidierte Stabilisierung von D03 gegnüber L12 erreicht werden. Mittels der ab-initio Cluster-Entwicklung wurde eine detaillierte Beschreibung der Energetik im Ni-Fe-Al System gegeben, wobei zudem der Einfluss von Magnetismus, strukturellen Relaxationen und höheren Besetzungskorrelationen eingehend diskutiert wurde. Während demnach die Energetik von Ni-Fe entscheidend vom Magnetismus geprägt ist, spielt dieser in Ni-Al eine zumeist vernachlässigbare Rolle. Zwischen diesen Extremen liegt Fe-Al, dass über einen weiten Phasenbereich an der Grenze zur magnetischen Ordnung, mit konkurrierender antiferromagnetischer und ferromagnetischer Ordnung Wechselwirkung, liegt. Die Cluster-Variationsmethode erlaubte die Behandlung thermodynamischer Phänomene in qualitativ/semiquantitativer Weise. Der wichtige Einfluss von Leerstellen auf das Phasendiagramm von Ni-Al wurde dabei aufgedeckt. Die Leerstellen stabilisieren dort die B2-Phase im Al-reichen Gebiet und prägen durch eigene Ordnungstendenzen weitere Phasen in dieser Region. Im ternären Phasendiagramm konnte eine Mischungslücke in der ternären B2-Phase von Ni-Fe-Al ab initio verifiziert werden. Die Möglichkeiten und Grenzen der Dichtefunktionaltheorie in der Anwendung auf solche umfassenden Modellierungen konnten aufgezeigt werden. Auf einer kleinen, oft jedoch materialwissenschaftlich relevanten Energieskala bleiben Defizite in den Näherungen, also lokale Dichtenäherung (LDA) und GGA, bestehen, welche in der Zukunft möglicherweise durch die Aufnahme wahrer Vielteilchenformalismen in diese Theorie überwunden werden können.Item Open Access Ab-initio modeling of ultrafast demagnetization after laser irradiation in nickel, iron and cobalt(2013) Illg, Christian Michael; Fähnle, Manfred (Prof. Dr.)This work deals with ultrafast demagnetization within few hundred femtoseconds after laser pulse irradiation in nickel, iron and face-centered cubic (fcc) cobalt. It is examined with ab-initio density-functional theory and physical modeling whether the electron-phonon spin-flip scattering can be considered as underlying mechanism for ultrafast demagnetization.Item Open Access Ab-initio Raman spectra of anharmonic and disordered systems(2000) Putrino, Anna; Parrinello, Michele (Prof. Dr.)In this thesis work, a new method for computing Raman spectra of anharmonic and disordered systems through an ab-initio density functional perturbation theory approach is presented. The method combines ab-initio molecular dynamics with the generalization of density functional perturbation theory to non-hamiltonian perturbations. The formalism uses the description of the position operator in periodic systems in terms of Berry phase. The method is implemented in the context of a density functional theory pseudopotential approach with a basis set of plane waves. The results are in good agreement with experiment.Item Open Access Ab-initio statistical mechanics for ordering and segregation at the (110) surface of Ni90%-Al(2003) Drautz, Ralf; Fähnle, Manfred (Prof. Dr.)Synchrotron scattering experiments find an ordered NiAl monolayer on top of the (110) surface of a disordered Ni90%-Al bulk material. A first-principles based theoretical understanding of surface segregation and ordering at the (110) surface of Ni90%-Al is the central aim of the work. In the first half of the thesis the concept of "Ab-initio Statistical Mechanics" is introduced and extended to surfaces. In order to map the interactions between atoms on effective cluster expansion coefficients, the potential expansion method is developed. Thereby the cluster expansion method is generalized to confined geometries. In the second half of the work numerous ab-initio calculations for various NiAl surface configuratons are mapped with the help of the cluster expansion method. From the cluster expansion of the surface energetics a detailed understanding of the experimental results is obtained. Predictions for quantities not measured in the experiments (such as different bulk concentrations of NiAl) are made. Finite temperature calculations for the segregation behavior of Al are carried out with the cluster varation method.Item Open Access Abschlussbericht RABus (Phase 1) : Reallabor für den Automatisierten Busbetrieb im ÖPNV in der Stadt und auf dem Land(Stuttgart : Forschungsinstitut für Kraftfahrwesen und Fahrzeugmotoren Stuttgart (FKFS), 2025) Weinrich, Ulrike; Linnig, Magdalena; Kufky, Jonas; Grafl, Katherina; Pekyürek, Abdurrahman; Kagerbauer, Martin; Klinkhardt, Christian; Kandler, Kim; Wirkert, Sebastian; Banholzer , Matthias; Kaes , Christian; Hölbing , Enrico; Scheu , Jonathan; Frischmann , MichaelIm Projekt „RABus - Reallabor für den Automatisierten Busbetrieb im ÖPNV in der Stadt und auf dem Land“ wurden von 2020 bis 2023 die technischen, organisatorischen und gesellschaftlichen Voraussetzungen für den Einsatz automatisierter Kleinbusse im öffentlichen Nahverkehr untersucht. Ziel war es, automatisierte Fahrzeuge mit einem angestrebten Funktionsumfang nach SAE-Level 4 unter realen Bedingungen zu entwickeln, zu erproben und in bestehende Verkehrssysteme zu integrieren. In zwei Reallaboren - Friedrichshafen und Mannheim - wurden dafür unterschiedliche städtische Strukturen betrachtet. Das Projekt umfasste neben der technischen Entwicklung und Erprobung auch infrastrukturelle Anpassungen, rechtliche Bewertungen, Maßnahmen zur Akzeptanzförderung sowie eine wissenschaftliche Begleitforschung zu verkehrlichen Wirkungen und Nutzerverhalten. Der vorliegende Bericht dokumentiert die zentralen Erkenntnisse aus Phase 1 und bildet damit die Grundlage für die weitere Projektarbeit.Item Open Access Acoustic response of a quantum Hall ferromagnet at nu=2/3(2007) Dini, Dimitri; Klitzing, Klaus von (Prof. Dr.)The conductivity σxx at filling factor 2/3 was measured using both quasi-DC and surface acoustic wave (SAW) techniques. The transition from the spin-unpolarized ground state to the polarized one is observed with the quasi-DC technique but not with SAW. The fractional quantum Hall state (FQHE) can be described by the filling of composite fermion Landau levels (CFLL). At the electron filling factor=2/3 two CFLLs are completely full. A crossing of two CFLL with different electron spins marks the transition between differently polarized FQHE ground states and is signaled by a sharp conductivity maximum. The system behaves as a quantum Hall ferromagnet and separates into domains. The dissipation is caused by charge transport along the domain walls. However, there is no agreement neither on the domain sizes or the nature of the excitations at the domain walls. We used devices in the shape of Hall bars that had also interdigital transducer near the source and drain contacts. The resistivities (from which σxx was calculated) were measured with excitation currents of a few Hz. The SAW absorption and dispersion was determined simultaneously and yielded σxx (, q). All standard magneto-transport oscillations seen with quasi-DC were reproduced with the SAW. However, the conductivity peak at the spin transition was not. This absence was reproduced for frequencies ranging from 100 MHz to 2 GHz (wavelengths from 25 m to 1 m). This was also the case even if the quasi-DC current was increased and the dramatic enhancement of the conductivity in the Huge Longitudinal Resistance regime was reached. Arguing that SAW damping occurs only at domain boundaries, within our experimental precision this would mean that the total boundary thickness should be less than 1% of the sample area. Together with Hartree-Fock estimations for the domain walls, this brings to the conclusion that the domain's extension at the phase transition has to be larger than 2m.Item Open Access Adiabatic transport in the quantum Hall regime : comparison between transport and scanning force microscopy investigations(2008) Dahlem, Franck; Von Klitzing, KlausIn this PhD work, the local potential distribution has been measured in high mobility 2DES under quantum Hall conditions. The 2DES embedded in a GaAs-AlGaAs heterostructure designed in a small Hall bar geometry shows intrinsic adiabatic transport features. Usually presented in the literature with the edge state picture, these features are the disappearance of peaks in the Shubnikov-de Haas oscillations, the extension of quantum Hall plateaus to lower magnetic fields and the existence of non-local resistances. Our local potential measurement via cryogenic scanning force microscopy presents another microscopic explanation of such adiabatic transport. The new picture is based on compressible and incompressible strips. An incompressible strip is a region in which the Fermi energy is located inside the energy gap (the electron density is constant and the electrostatic potential is changing) whereas a compressible strip occurs if the Fermi energy is pinning inside a Landau level (the electron density is changing and the electrostatic potential is screening). In previous work, the compressible and incompressible strips model has been successfully used to describe the quantum Hall effect. The present work demonstrates that the strips distribution accounts also for the adiabatic transport features observed on high mobility samples in the quantum Hall regime. Our research shows that in adiabatic situations, compressible regions with an unusual difference of electrochemical potential are found to coexist along the same edge due to an insulator-like incompressible strip in between and due to the lack of impurities scattering. Due to the high mobility and small size of the Hall bar, such non equilibrium survives along the complete length of the sample and determines the transport features. The insulator properties of incompressible strips in front of the alloyed ohmic contacts are found to be anisotropic with a dependency on the orientation of the contact borderline with respect to the crystal direction. The incompressible strips are broader -so more insulating- if they are located close to contact with an interface perpendicular to the [01-1] direction than if they are in front of contact with an interface parallel to the [01-1] direction. This finding gives a physical meaning to the term "non ideal contact" in the case of low resistive and ohmic contacts. Finally our results advertise that every 2DES is inhomogeneous. A 2DES is never a flat distribution of electron but it owns border with gradient of electron density even in front of metal contacts. These "Regular inhomogeneities" at the edges of the mesa and in front of contacts determines the insulator properties of the incompressible strips in high magnetic field and therefore the transport.Item Open Access Advances in the modelling of in-situ powder diffraction data(2013) Müller, Melanie; Dinnebier, Robert E. (Prof. Dr.)X-ray powder diffraction is a well-established technique to analyse structural and microstructural properties of materials. The possibility to record in-situ powder diffraction data allows studying changes within the structure and microstructure of a sample that occur in dependence on the applied external conditions (e.g. temperature, pressure). In the present thesis, in-situ X-ray powder diffraction was used to study structural and microstructural changes of different samples occurring at elevated temperature or upon UV illumination. Several structural phase transitions were studied using the approach of parametric Rietveld refinement. In parametric Rietveld refinement a set of powder diffraction pattern is refined simultaneously, constraining the evolution of some parameters using mathematical models, so that only the variables of the model need to be refined. In order to model and analyse the behaviour of structural parameters, Landau theory and its corresponding equations were used, owing to the fact that structural parameters (e.g. lattice strain, changes in atomic positions or occupancy) comprise an order parameter as defined in Landau theory. For description of the crystal structure of materials, several different approaches were tested, e.g. atomic coordinates, symmetry modes, rigid body rotations or rigid body symmetry modes. The dependence of preparation conditions on the properties of nanomaterials and their growth kinetics was studied using Whole Powder Pattern Modelling. This method allows modelling X-ray powder diffraction pattern using the microstructure of the sample without the use of arbitrary profile functions. The Fourier transforms of frequently observed effects as crystallite shape and size distribution or density of various defects, like dislocations and stacking faults, are utilised in order to get the resulting diffraction profile. Two different systems with industrial application, CeO2 and Cu2ZnSnS4, which were produced using a sol-gel approach, were investigated.Item Open Access Aktive Siliziumträger zur Verbesserung der Prüfbarkeit von Multichip-Systemen(2000) Werkmann, Hubert; Hoefflinger, Bernd (Prof. Dr.)Durch vielfältige Einflüsse wird es für elektronische Systeme immer wichtiger, möglichst viel Funktionalität mit möglichst geringen Systemabmessungen zu vereinen. Da eine Integration kompletter Systeme in einem einzigen Halbleiterbaustein oft nicht möglich ist bzw. der Aufbau aus Einzelbauteilen Kostenvorteile bringen kann, wurden in den 90er Jahren Aufbautechniken entwickelt, die die Abmessungen elektronischer Systeme durch die Erhöhung der Packungs- und Verdrahtungsdichte deutlich verringerten. Unter Verwendung ungehäuster Halbleiterbauelemente, die mit minimalen Abständen auf Substrate mit hohen Verdrahtungsdichten montiert wurden, entstanden sogen. Multichip Module (MCM). Substrate aus Silizium bieten hierfür ein Maximum an Packungs- und Verdrahtungsdichte bei sehr gut auf die Anforderungen einer Nacktchipmontage abgestimmten mechanischen Eigenschaften. Ein wesentliches Problem der MCMs stellt der elektrische Test in allen Herstellungsschritten dar. Aufgrund der geringen Abmessungen im Vergleich zu herkömmlichen Systemen und der großen Flächenausdehnung im Vergleich zu Halbleiterbauelementen sind Kontaktierungsmethoden weder aus dem einen noch dem anderen Bereich einsetzbar. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein MCM-Testverfahren entwickelt, das zum Test nutzbare aktive Strukturen in das MCM-Siliziumsubstrat integriert. Über diese Strukturen ist ein Test des unbestückten Substrates sowie die Unterstützung des Tests teilweise oder voll bestückter MCM-Systeme möglich. Die Auswahl der bevorzugten Fertigungstechnologie für die aktiven Strukturen sowie ein Vergleich des vorgeschlagenen Testansatzes mit gängigen Verfahren wurde im Rahmen eines Kostenmodells durchgeführt. Nach einer detaillierten Analyse des neuen Testverfahrens und dessen Vergleich mit korrespondierenden Testansätzen auf Bauteilebene erfolgte die Entwicklung der aktiven Teststrukturen in der durch das Kostenmodell favorisierten Basistechnologie und deren Evaluierung auf einem aktiven MCM-Siliziumsubstrat.Item Open Access Analyse der elektronischen Struktur von Metallen und intermetallischen Verbindungen im Rahmen der Dichtefunktionaltheorie(2002) Bester, Gabriel; Fähnle, Manfred (Prof. Dr.Im ersten Teil der vorliegenden Arbeit wurde ein Rahmen geschaffen, in dem die Ergebnisse der Dichtefunktionaltheorie (DFT) in der anschaulichen Sprache der Chemiker interpretiert werden können. Dazu wurde die Gesamtenergie des Festkörpers in verschiedene Terme mit eindeutiger physikalischer Bedeutung zerlegt. Darunter befindet sich insbesondere die Grösse Ecov, die den Zugang zu einer quantitativen Analyse im Sinne von Bindungen mit bindende und antibindende Anteile gewährleistet. Im zweiten Teil wurde die Implementierung der neu definierten Grössen im Rahmen eines Pseudopotential DFT Programms beschrieben. Der Formalismus erfordert die Projektion der Einteilchenwellenfunktionen auf eine Basis aus Atom-lokalisierten Funktionen und die Berechnung der Hamilton Matrixelemente teils im reziproken und teils im realen Raum. Im letzten Teil der Arbeit wurde das neue Programm auf drei verschiedene Systeme angewandt, und auf folgende Punkte besonders eingegangen. Für Al3Ti und Al3Sc in den D022 und L12 Strukturen: Die kovalenten Bindungsenergien aller Bindungen wurden zunächst tabelliert. Dies ermöglicht die relevanten Bindungen zu identifizieren. Der stabilisierende Effekt der tetragonalen Verzerrung auf die D022 Struktur bei der Al3Ti-Verbindung wurde auf die Veränderung bestimmter Bindungsanteile zurückgeführt. Die schrittweise Stabilisierung (Destabilisierung) der D022 (L12) Struktur beim Übergang von Al3Sc, Al3Ti nach Al3V wurde auf das Füllen von bindenden (antibindenden) Zuständen bestimmter Bindungen zurückgeführt. Auf ähnliche weise wurde der stabilisierende Effekt der Zulegierung von bestimmten Übergangsmetallelementen auf die L12 Struktur erklärt. Der gerichtete Charakter der Bindungen in Al3Ti and Al3Sc wurde untersucht und mit den isotropen Bindungen in Ni3Al verglichen.Item Open Access Analyse der Faservereinzelung im Kardierprozeß zur Vermeidung einer Faserschädigung(2002) Jehle, Volker; Egbers, Gerhard (Prof. Dr.-Ing.)Die Karde beeinflußt die Garnqualität wesentlich. Ihre Aufgabe ist es, Faserflocken bis zur Einzelfaser aufzulösen, zu orientieren, Nichtfaseranteile, Staub, Kurzfasern und Faserverknotungen wie Nissen zu entfernen. Dabei soll die Karde diese Aufgaben, ohne die Faser zu schädigen, erledigen. In den letzten 20 Jahren konnte der Faserdurchsatz beim Kardieren um das Dreifache auf bis zu 120 kg/h gesteigert werden. Dies erfordert von der Karde eine wesentlich intensivere Flockenauflösung sowie höhere Reinigungseffizienz. Eine intensivere Flockenauflösung und -reinigung bedeutet jedoch auch immer eine intensivere Faserbeanspruchung und damit die Gefahr einer Faserschädigung. Die Intensität der Flockenauflösung hängt von vielen Kardierparametern ab. Zu den wichtigsten Parametern gehören die Vorreißerdrehzahl, die Spitzendichte der Vorreißergarnitur und die Einlaufgeometrie Speisewalze/Vorreißer. Im eigentlichen Kardierbereich Tambour/Deckel sind die Tambourdrehzahl, der Faserdurchsatz, der Deckelabstand sowie die effektive Kardierfläche die entscheidenden Kriterien. Auch der Rohstoff hat einen Einfluß auf die Flockenauflösung. Im Rahmen dieser Arbeit wurden die Bedeutung dieser Parameter untersucht und Zusammenhänge zwischen diesen Kenngrößen einerseits und der Flockenauflösung sowie der Faserschädigung andererseits herausgearbeitet. Dabei wurden online-Meßsysteme an der Karde eingesetzt, mit denen es möglich war, die Faser- und Kardierelement-Belastung während der Produktion zu erfassen. Fasern und Garne wurden geprüft, um die Faserschädigung beim Kardieren zu ermitteln. Es werden die Gefahren für eine Faserschädigung sowie die Potentiale für eine intensivere Kardierung aufgezeigt. Durch eine schonendere Kardierung wird eine bessere Rohstoffausnutzung möglich. Die Ergebnisse der Arbeit stellen eine gute Ausgangsbasis für die Neu- und Weiterentwicklung von Karden in Hinblick auf eine weitere Leistungssteigerung bei gleichzeitig schonender Faserbehandlung dar.Item Open Access Analyse der physikalischen Grundlagen zur Entwicklung eines integralen Messverfahrens für die Bestimmung des Warengriffs an Maschenwaren(2007) Hasani, Hosien; Planck, Heinrich (Prof. Dr.- Ing.)In der Vergangenheit wurde mehrfach versucht, den Warengriff eines Stoffes objektiv, mit speziell dafür entwickelten Geräten, zu messen. Besonders bekannt ist das Kawabata-Bewertungssystem (KES) und das vereinfachte FAST- System (Fabric Assurance by Simple Testing). KES und FAST wurden im wesentlichen für die Beurteilung von Geweben entwickelt, wobei KES eingeschränkt auch für Maschenwaren angewendet werden kann. Obwohl mit diesen Methoden die Warengriff-Parameter präzise ermittelt werden können, sind beide Methoden zeitaufwändig und die Interpretation der Ergebnisse kompliziert. Deshalb werden diese Methoden nur begrenzt in der Bekleidungsindustrie angewandt. Um diese Einschränkungen zu überwinden, wurde versucht, einfachere Messverfahren zu entwickeln, die auch in der Produktion eingesetzt werden können. So wurde eine Methode entwickelt, bei der eine kreisförmig zugeschnittene Probe mit einem Haken durch einen Ring gezogen wird. Die dabei gemessene Durchzugskraft kann als Maß für den Warengriff eines Stoffes angesehen werden. Die bei dieser Messung stattfindende unkontrollierte Faltenbildung der Probe während des Durchzugsvorgangs verursacht eine hohe Varianz bei den Ergebnissen. Um eine reproduzierbare Faltenbildung zu erreichen, wurde im Rahmen der vorliegenden Arbeit eine neue Methode (PDP-Methode) untersucht, die im Prinzip auf der bestehenden Durchzugsmethode basiert. Bei dieser Methode liegt die Rundprobe zunächst flach auf einer Platte mit einem mittigen Prüfloch, durch das die Probe gezogen wird. Die Faltenbildung kann durch eine Distanzplatte, die parallel zur Lochplatte in einem bestimmten Abstand angeordnet ist, beeinflusst werden. Hierdurch entsteht beim Durchzugsvorgang in der Rundprobe ein Vielfaches an Falten als bei der konventionellen Durchzugsmethode, bei der die Faltenbildung zufällig erfolgt. Das Messergebnis ist eine definierte Kraft-Durchzugsweg-Kurve. Die Ergebnisse zeigen, dass der Prüflochdurchmesser und der Abstand zwischen Loch- und Distanzplatte die Durchzugskurve erheblich beeinflussen. Folgende Einflussparameter wurden mit der modifizierten Durchzugsmethode (PDP-Methode) untersucht: § Faserparameter (Faserart, Faserlänge) § Garnparameter (Garndrehung und Spinnverfahren) § Gestrickparameter (Struktur, Dichtefaktor) § Veredlungsparameter (Bleichen, Färben, Weichmachen) Die Versuchsgarne wurden ausgesponnen, verstrickt, die Gestricke unterschiedlich ausgerüstet und mit der PDP-Methode bewertet. Für statistische Analysen erfolgte die Auswahl der wichtigsten Kennwerte aus der Durchzugs-Kurve, z.B. maximale Durchzugskraft, Anfangssteigung, Durchzugsweg und Durchzugsarbeit. Die Gestrickproben wurden nach der Stoffdicke in Sommer- und Winterbekleidung klassifiziert. Im weiteren Verlauf der Arbeit wurde untersucht, inwieweit die PDP-Methode mit etablierten Methoden (KES bzw. GED) korreliert. Da es für die Warengriffbewertung von gestrickter Sommerbekleidung keine Standardmethode nach KES gibt, wurde die "Gewichtete Euklidische Distanz-Methode" (GED-Methode) eingesetzt, die lt. Literatur in hohem Maße mit den KES-Ergebnissen korreliert. In früheren Arbeiten, mit der konventionellen Durchzugsmethode als Basis, wurde ausschließlich die maximale Durchzugskraft als Maß genutzt, um Stoffe untereinander zu vergleichen. Da der Warengriff ein kompliziertes Phänomen ist, ist es nicht möglich, diesen mit nur einem Kennwert darzustellen. Aus diesem Grund wurden die Kurvenkennwerte, die am besten mit den physikalischen Eigenschaften korrelieren ausgewählt. Zur besseren Beurteilung des Warengriffs wurde die Auswertung der Durchzugsmethode dahingehend erweitert, dass die PDP-Kurvenkennwerte, die am besten mit den physikalischen Maschenwareneigenschaften korrelierten und die Parameter "Oberflächenreibung" und "Härte" zusammen in einem Polardiagramm dargestellt werden. Die Fläche innerhalb des Polardiagramms kann als Maß zu Beurteilung des Warengriffs verwendet werden. Die Faltenbildung bei der PDP-Methode ist wesentlich regelmäßiger als beim bisherigen Durchzugsverfahren. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass sich die Variation der Durchzugskräfte reduziert. Durch die Anwendung der Distanzplatte beschreibt die PDPMethode die Warengriff bestimmenden physikalischen Eigenschaften der Maschenwaren wesentlich besser als die bisher angewandten Durchzugsverfahren.Item Open Access Analyse und Optimierung des Verdichtungsspinnens im Hinblick auf Wirtschaftlichkeit und Garnqualität(2003) Morgner, Jörg; Egbers, Gerhard (Prof. Dr.-Ing.)Das Verdichtungsspinnen ist ein modifiziertes Ringspinnverfahren, bei dem eine pneumatische Faserbündelung nach dem Verzugsprozess stattfindet. Durch diese Faserbündelung reduziert sich die Garnhaarigkeit außerordentlich stark. Zudem nimmt die Garnfestigkeit im Vergleich zur Festigkeit des Ringspinngarns um etwa 15 % zu. Die Reduzierung der Garnhaarigkeit sowie die Steigerung der Garnfestigkeit sind von der Güte der Faserbündelung in der Verdichtungszone abhängig. Es ist daher von großer Bedeutung, die Faserbündelung möglichst effizient zu gestalten. Dazu müssen die den Faserbündelungsvorgang beeinflussenden Parameter bekannt sein. Die vorliegende Arbeit befasst sich daher mit der Analyse und der Optimierung des Verdichtungsspinnens mit dem Ziel, den Verdichtungsvorgang im Detail zu untersuchen und die Effektivität der Faserbündelung und damit auch die Wirtschaftlichkeit des Spinnverfahrens zu verbessern. Des Weiteren wird untersucht, welchen Einfluss die Eigenschaften des Rohstoffs auf den Faserbündelungsvorgang haben. Für die Herstellung eines Garns höchster Qualität muss der Verzugsprozess optimal eingestellt werden. Im Rahmen der Arbeit wird speziell untersucht, welche Auswirkungen die Höhe der Vorgarndrehung und der Vorverzug auf die Garnqualität haben. Als Qualitätskriterien dienten neben der Garngleichmäßigkeit auch die Vorverzugskraft.Item Open Access Analytical determination of the group velocity of an arbitrary Lamb wave from its phase velocity(1992) Maysenhölder, Waldemar-Item Open Access Anforderungsanalyse für produktbegleitende Dienstleistungen(2007) Husen, Christian van; Spath, Dieter (Prof. Dr.-Ing.)Eine hohe Qualität und Anforderungsorientierung produktbegleitender Dienstleistungen wird für die erfolgreiche Differenzierung von Unternehmen immer bedeutender. Die vorliegende Arbeit präsentiert deshalb ein Verfahren zur Anforderungsanalyse, das eine Verfeinerung des Service Engineering-Prozesses, speziell für die Entwicklung produktbegleitender Dienstleistungen, darstellt. Es integriert alle notwendigen Aktivitäten mit Unterstützung von Methoden und Werkzeugen und ist flexibel einsetzbar. Als Ergebnis werden die Anforderungen einschließlich spezifizierter Leistungsniveaus in strukturierter Weise für die Konzeptionsphase bereitgestellt. Als Basis wurden die relevanten Rahmenbedingungen sowie insbesondere existierende Ansätze zur Anforderungsanalyse aus den Bereichen der Sachgut-, Software- und Dienstleistungsentwicklung untersucht. Ergänzend wurde auch der Stand der Praxis mit einer Breitenerhebung beleuchtet, wobei die Antworten von 162 Unternehmen zu abgesicherten quantitativen Ergebnissen führten. In einem Workshop mit Unternehmensexperten wurden diese Ergebnisse zusätzlich mit qualitativen Informationen vertieft. Insgesamt wurden im Stand der Technik deutliche Defizite festgestellt. Der Ansatz für das Verfahren zur Anforderungsanalyse wird aus sechs zentralen Forderungen abgeleitet. Er beinhaltet ein Vorgehensmodell für die Anforderungsanalyse, das alle notwendigen Arbeitsschritte detailliert in einer sinnvollen Reihenfolge vorgibt und geeignete Methoden und Werkzeuge zur Unterstützung integriert. Damit wird sichergestellt, dass die Rahmenbedingungen berücksichtigt werden, die Vollständigkeit und Konsistenz der Anforderungen von internen und externen Stakeholdern unterstützt wird und eine geeignete Dokumentation für den weiteren Entwicklungsprozess erfolgt. Zu diesem Zweck wurden geeignete Elemente identifiziert, aus Konstruktion und Softwareentwicklung übertragen und verbleibende Lücken durch die Konzeption neuer Methoden und Werkzeuge geschlossen. Umgesetzt wird der Ansatz in einem konfigurierbaren Vorgehensmodell, das Module für die einzelnen Aktivitäten in den sechs Hauptschritten Definition der Rahmeninformationen, Anforderungsermittlung, Anforderungsstrukturierung, Transformation in Designanforderungen, Anforderungsdokumentation und Anforderungsprüfung enthält. Der gesamte Prozess der Anforderungsanalyse wurde als ereignisgesteuerte Prozesskette modelliert. Ein Konfigurator unterstützt die individuelle Gestaltung des Prozesses anhand der wichtigsten Kriterien, die mit sechs Fragen abgeprüft werden. Automatisch liefert der Konfigurator als Empfehlung einen Referenzprozess sowie geeignete Methoden und Werkzeuge. Als definierte Schnittstelle beim Einstieg in die Phase der Anforderungsanalyse wurde ein Rahmendokument entwickelt. Um die Vollständigkeit der Anforderungen zu unterstützen, wurden Checklisten für Stakeholder und Einflussfaktoren erarbeitet sowie ein Anforderungskatalog für produktbegleitende Dienstleistungen entwickelt. Zur quantitativen Spezifizierung der Designanforderungen wurde ein Verfahren zur Ermittlung des Erwartungsprofils mittels eines Self Assessment konzipiert. Damit wird sichergestellt, dass sich das Leistungsniveau an den Kundenerwartungen orientiert. Für die Gesamtheit aller Anforderungen mit ihren zugehörigen Attributen wurde ein hierarchisches Anforderungsmodell in drei Schichten definiert und zur übersichtlichen Dokumentation für den weiteren Entwicklungsprozess eine Anforderungsliste entwickelt. Das Verfahren wurde in einem Evaluationsprojekt vollständig umgesetzt und hat sich als gut anwendbar erwiesen. In Relation zur gesamten Entwicklung war der Aufwand angemessen. Die Erfüllung der sechs aufgestellten Forderungen wurde systematisch überprüft und festgestellt, dass die Defizite im Stand der Technik mit der erarbeiteten Vorgehensweise und den neu entwickelten Instrumenten beseitigt werden. Darüber hinaus wurde das Verfahren von ausgewählten Experten aus praktischer Sicht beurteilt. In Bezug auf alle Kriterien konnte eine Verbesserung gegenüber dem Status Quo erzielt werden, in der Hälfte der Kriterien wurde dem Vorgehen sogar eine deutliche Verbesserung bescheinigt. Somit steht ein Verfahren für die Anforderungsanalyse zur Verfügung, das praktikabel und mit vertretbarem Aufwand einsetzbar ist und zu guten Ergebnissen führt. Durch die erhöhte Anforderungsqualität werden eine gesteigerte Effizienz bei der Entwicklung, eine höhere Kundenzufriedenheit und -loyalität sowie infolge dessen positive Wirkungen auf Umsatz und Profitabilität erzielt.Item Open Access Anion exchange membranes for fuel cells and flow batteries : transport and stability of model systems(2015) Marino, Michael G.; Maier, Joachim (Prof. Dr.)Polymeric anion exchange materials in membrane form can be key components in emerging energy storage and conversions systems such as the alkaline fuel cell and the RedOx flow battery. For these applications the membrane properties need to include good ionic conductivity and sufficient chemical stability, two aspects, that are not sufficiently understood in terms of materials science. Materials fulfilling both criteria are currently not available. The transport of ions and water in a model anion exchange membrane (AEM) as well as the alkaline stability of their quaternary ammonium functional groups is therefore investigated in this thesis from a basic point of view but with the aim to bring these technologies one step closer to large scale application, as they have several advantages compared to existing energy storage and conversion systems. The hydroxide exchanging alkaline fuel cell (AFC), for example, is in principle more cost-effective than the more common acidic proton exchange fuel cell (PEMFC). Unfortunately AFCs suffer from base induced decomposition of the membrane. Especially the quaternary ammonium (QA) functional groups are easily attacked by the nucleophilic hydroxide. QAs with higher alkaline stability are required but there is considerable disagreement regarding which QAs are suitable, with widely varying and partially contradicting results reported in the literature. In this thesis, the decay of QA salts was investigated under controlled accelerated aging conditions (up to 10 M NaOH and 160 °C). This allowed a stability comparison based solely on the molecular structure of the QAs. A number of different approaches to stabilize the QAs which potentially inhibit degradation reactions such as β-elimination, substitution and rearrangements were compared. These include β-proton removal, charge delocalization, spacer-chains, electron-inducing groups and conformational confinement. Heterocylic 6-membered QAs based on the piperidine structure proved to be by far the most stable cations at the chosen conditions. This was not readily apparent from their structure since they contain β-protons in anti-periplanar positions, which generally cause rapid decomposition in other types of QAs. The geometry of the cyclic structure probably exerts strain on the reaction transition states, kinetically inhibiting the degradation reactions. Other stabilization approaches resulted in markedly less stable compounds. Noticeably the benzylic group, which is the current standard covalent tether between QA and polymer, degrades very fast compared to almost all aliphatic QAs. The results of this stability study suggest that hydroxide exchange membranes for alkaline fuel cells, which are significantly more stable than current materials are achievable. Besides stability, the transport of anions and water in AEMs was investigated in this Hydroxide exchange membranes (HEM) have been reported to exhibit surprisingly low ionic conductivities compared to their proton exchange membrane (PEM) counterparts. This is partially because hydroxide charge carriers are rapidly converted to carbonates when a HEM comes into contact with ambient air. Careful exclusion of CO2 was required to investigate pure hydroxide form membranes. For this purpose a custom glove box was designed and built that allowed preparation and measurements of HEM samples in a humidified CO 2 -free atmosphere. It was found that the conductivity reduction of a carbonate contaminated HEM is not only due to the reduced ionic mobility of carbonate charge carriers compared to hydroxide, but also because of reduced water absorption of the corresponding membrane which decreases conductivity even further. Pure HEMs can in fact achieve conductivities within a factor of two of PEMs at equal ion exchange capacity at sufficient hydration, according to the differences in the ionic mobility of hydroxide and hydronium. At lower water contents though, the hydroxide mobility decreases faster than that of hydronium in comparable PEMs due to reduced dissociation and percolation as well as a break-down of structural diffusion Apart from the HEM, membranes in other ionic forms were investigated. Generally, all investigated AEM properties were found to change if the type of anion was exchanged. This comprises the degree of dissociation, conductivity, membrane morphology and sometimes even water diffusion. Remarkably, at low water contents, the ionic conductivity of the HEM sank below that of the halides, despite the much higher hydroxide mobility in aqueous solution. A gradual break-down of the hydroxide structural diffusion is probably responsible. Another noticeable observation was that the degree of dissociation for at least the bromide and chloride form membranes remains almost constant over a considerable water content range, suggesting the formation of associates consisting of several ions, which probably also exists in other ionic forms.