08 Fakultät Mathematik und Physik

Permanent URI for this collectionhttps://elib.uni-stuttgart.de/handle/11682/9

Browse

Filters

1995 - 199972000 - 200916

Settings

Publication Type: search.filters.UBSTyp.Abschlussarbeit (Diplom)Subject: search.filters.subject.530

Search Results

Now showing 1 - 10 of 23
  • Thumbnail Image
    ItemOpen Access
    Die atomare Dynamik dekagonaler Quasikristalle
    (1999) Bunz, Dietmar
    Die Struktur von Quasikristallen erlaubt phasonische Flips, das heißt Atome können auf alternative Positionen springen, ohne daß die Gesamtstruktur verändert wird. Schwerpunkt der Arbeit ist das Auffinden dieser phasonischen Flips in AlCuCo mit Hilfe molekulardynamischer Simulationen. Zum Aufspüren dieser Flips wurde in ein vorhandenes Molekulardynamikprogramm ein Flip-Detektor implementiert. Zur genaueren Untersuchung der gesamten Atombewegungen wurde eine Methode zur interaktiven Darstellung des gesamten zeitlichen Verlaufs einer Simulation entwickelt. Neben den erwarteten korrelierten Sprüngen in den dekagonalen Schichten sind weitere korrelierte Bewegungen im Quasikristall sichtbar.
  • Thumbnail Image
    ItemOpen Access
    Zeemanspektroskopie an tiefen Zentren in GaP und SiC
    (1998) Baars, Enno
    In der vorliegenden Arbeit werden Ergebnisse optischer Zeeman- und Piezospektroskopie an tiefen Störstellen in Galliumphosphid und Siliciumcarbid vorgestellt. Galliumphosphid ist seit etwa 30 Jahren das gängige Material für die Herstellung von Licht-Emittierenden Dioden (LEDs). Dementsprechend intensiv wurden die Übergangsmetalle im GaP studiert, die zu den häufigsten Verunreinigungen zählen und oft schon beim Probenwachstum in das Material gelangen. Sie bilden tief in der Bandlücke liegende Zentren aus, die als Kanäle für schnelle nichtstrahlende Rekombination, sogenannte Lumineszenzkiller wirken können oder aber Haftstellen für Elektronen bilden und so die Ladungsträgerkonzentration herabsetzen. Diese Eigenschaft wird bei anderen III-V-Halbleitern (GaAs:Cr, InP:Fe) auch zur Herstellung semiisolierender Substrate gezielt eingesetzt. Die hier vorgestellten Untersuchungen befassen sich mit Chrom-Zentren im Galliumphoshid. Während Chrom in Galliumarsenid intensiv studiert wurde und seine Eigenschaften weitgehend geklärt sind, zählt es im Galliumphosphid zu den am wenigsten verstandenen Systemen. Insbesondere wurde kürzlich in hochaufgelösten Absorptionsspektren von GaP:Cr2+ eine weitere Linie entdeckt, die nicht mit dem bisherigen Modell erklärbar ist. Es wurde daher die Vermutung geäußert, sie könne zu einem anderen Chrom-Zentrum gehören. In der vorliegenden Arbeit wird anhand von piezospektroskopischen Messungen diese These widerlegt. Aufbauend auf Zeemanmessungen am gleichen System wird eine Erweiterung des Modells diskutiert, mit der sich die spektroskopischen Daten beschreiben lassen. Noch weniger ist über das im weiteren untersuchte Chrom-Schwefel-Zentrum bekannt, das in kodotierten Proben gefunden wurde. Die gemessene Druckantwort hat trigonalen Charakter, der auf ein Chrom-Schwefel-Paarzentrum schließen läßt, bei dem sich die beteiligten Atome auf benachbarten Gitterplätzen befinden. Zeemanmessungen zeigen, daß die Ankopplung von tetragonalen Phononen durch die trigonale Achse nicht vollständig unterdrückt wird. Es werden zwei mögliche Ansätze zur Beschreibung dieser Wechselwirkung diskutiert. Obwohl Siliciumcarbid als Material für die Herstellung der blauen LED zunehmend von Galliumnitrid verdrängt wird, ist es aufgrund seiner exzellenten thermischen Stabilität immer noch ein wichtiges Material für Hochleistungs- und Hochtemperaturbauelemente. Darüberhinaus dient es wegen seiner geringen Gitterfehlanpassung zum Galliumnitrid als Substratmaterial bei der Herstellung epitaktischer GaN-Schichten. Die von den Übergangsmetallen Titan, Vanadium und Chrom im Siliciumcarbid gebildeten tiefen Störstellen sind von besonderer Bedeutung, da diese drei Elemente neben Bor und Stickstoff als häufigste Verunreinigungen in diesem Material vorkommen. Zu Chrom-Zentren in SiC gibt es jedoch bisher nur wenige Untersuchungen. In dieser Arbeit werden Photolumineszenzmessungen am System 4H-SiC:Cr4+ vorgestellt. Zur Interpretation der Zeeman-Messungen wird ein neues Modell diskutiert, das einen Spin-Flip-Übergang zwischen angeregtem Zustand und Grundzustand annimmt. Es wird eine Anregungsserie vorgestellt, die eine Sättigung des Übergangs als Ursache für das schwache Strahlen des Zentrums nahelegt.
  • Thumbnail Image
    ItemOpen Access
    Numerische Studien zur Rissausbreitung in dreidimensionalen komplexen Kristallstrukturen
    (2003) Rösch, Frohmut
    In dieser Arbeit werden numerische Experimente zur Rissausbreitung im Modus I in einem dreidimensionalen ikosaedrischen Modellquasikristall präsentiert. Quasikristalle besitzen wohldefinierte atomare Ebenen und weisen atomare Cluster als elementare Bausteine auf. Der Einfluss dieser strukturellen Eigenschaften auf den dynamischen Bruch wird untersucht. Zu diesem Zweck werden verschieden orientierte Proben mit atomar scharfen Rissen versehen und anschließend durch lineare Skalierung des Verschiebungsfeldes belastet. Die Antwort des Systems wird dann mit Hilfe molekulardynamischer Simulationen erfasst. Sprödes Bruchverhalten ohne Anzeichen von Versetzungsemission wird beobachtet. Die Bruchoberflächen sind auf Clusterskala rau. Die Cluster werden jedoch nicht strikt vom Riss umlaufen, sondern zu einem gewissen Grad angeschnitten. Verglichen mit dem ebenen Anriss werden die Cluster allerdings weniger häufig durchtrennt. Demzufolge kann die Rauigkeit den Clustern zugeordnet werden, wohingegen die konstante mittlere Höhe der Bruchoberflächen die Ebenenstruktur des Quasikristalles widerspiegelt.
  • Thumbnail Image
    ItemOpen Access
    Flugzeitmessungen von Ladungsträgerbeweglichkeiten in organischen Photoleitern mit hoher Zeitauflösung
    (2002) Naaman, Abdenbi
    Messung der Ladungsträgerbeweglichkeit in organischen Halbleitern
  • Thumbnail Image
    ItemOpen Access
    Zur numerischen Simulation des Bruchs von Quasikristallen
    (1999) Rudhart, Christoph Paul
    Quasikristalle zeigen neben dem von Kristallen bekannten phononischen einen weiteren, als phasonisch bezeichneten Freiheitsgrad. Mit dem phasonischen Freiheitsgrad verbunden sind Atomsprünge, die als phasonische Flips bezeichnet werden. Die atomaren Sprungprozesse spielen eine wichtige Rolle bei der Untersuchung der dynamischen und mechanischen Eigenschaften von Quasikristallen. Beispielsweise hinterlassen Versetzungsbewegungen in Quasikristallen Stapelfehlerebenen, die als Phasonenwände bezeichnet werden. Eine Phasonenwand besteht aus einer Ebene von phasonischen Defekten, die umgeordnete Atomkonfigurationen darstellen. Phasonenwände schwächen den Quasikristall in bezug auf die plastische Verformbarkeit. Mit geometrischen Methoden wurden die phasonischen Flips im binären ikosaedrischen Modell, einem Strukturmodell für die ikosaedrische Phase von AlZnMg, untersucht.
  • Thumbnail Image
    ItemOpen Access
    Towards diamond-based quantum computers
    (2009) Steiner, Matthias
    In dieser Arbeit wurden wichtige Schritte zur Realisierung eines auf Diamant basierenden Quantencomputers gezeigt. Im Mittelpunkt steht dabei das Nitrogen-Vacancy Zentrum und die Wechselwirkung seines Elektronspins mit der Umgebung. Insbesondere die Kopplung an den Kernspin des Stickstoffatoms und die Wechselwirkung von zwei NV Zentren wurden untersucht. Neben der Verwendung als zusätzliches Quanten-Bit, kann der Kernspin auch dazu benutzt werden, die Genauigkeit des optischen elektronenspin-Ausleseprozesses drastisch zu erhöhen. Das konsequente Fortführen dieses Gedankens gipfelt in der Möglichkeit den Quantenzustand des Elektronenspins mit einer einzelnen Auslesesequenz zu bestimmen. Desweiteren wurde zum ersten Mal die magnetische Wechselwirkung zweier NV Zentren demonstriert. Dies zeigt, dass die Anzahl der zu Verfügung stehenden Quanten-Bits prinzipiell nicht begrenzt ist und ist eine wichtige Notwendigkeit für einen nützlichen Quantencomputer.
  • Thumbnail Image
    ItemOpen Access
    Entwicklung und Test von Wechselwirkungspotenzialen in Quasikristallen
    (2003) Brommer, Peter
    Im dekagonalen Aluminium-Nickel-Kobalt-Quasikristall (d-AlNiCo) zeigt das Aluminium einige besondere Eigenheiten in seiner Beweglichkeit. Bei 80 % der Schmelztemperatur können sich einige Aluminiumatome fast frei durch den Kristall bewegen, während andere unbeweglich in ihrer Ruhelage verharren. Molekulardynamische Simulationen können Einblicke in die Dynamik dieses Systems verschaffen. Dazu berechnet man aus den interatomaren Kräften die Beschleunigung, die jedes einzelne Atom erfährt und bewegt dieses dann entsprechend. Im Idealfall gewinnt man diese Kräfte mit Ab-Initio-Methoden aus dem quantenmechanischen Vielteilchenproblem. Leider sind diese Methoden aber auf wenige hundert Atome beschränkt - deutlich zu wenig für einen Quasikristall. Die Verwendung von effektiven Potenzialen erlaubt die Untersuchung wesentlich größerer Systeme. Dazu benötigt man allerdings geeignete Potenziale - und diese existieren nicht für komplexe Systeme wie Quasikristalle. Mit dem so genannten Force Matching oder Kraftanpassung kann man nun effektive Potenziale aus mit Ab-Initio-Methoden bestimmten Kräften gewinnen. Dazu wird ein durch eine beschränkte Anzahl von Parametern festgelegtes Potenzial so angepasst, dass die quantenmechanisch berechneten Kräfte bestmöglich reproduziert werden. Diesem Verfahren liegt zu Grunde, dass ein Potenzial, das die interatomaren Kräfte richtig wiedergeben kann, auch die richtige Dynamik erzeugt. Im Rahmen dieser Diplomarbeit wurde mit Force Matching ein EAM-Potenzial für die dekagonale Phase von AlNiCo generiert und verschiedenen Tests unterzogen. Dabei zeigte sich, dass das so erzeugte Potenzial zwar einige dynamische Eigenschaften wie die Aluminium-Diffusion korrekt wiedergeben kann, in anderen Bereichen durch die Hinzunahme von weiteren Referenzstrukturen weiterer Verbesserung bedarf.
  • Thumbnail Image
    ItemOpen Access
    Effektive Potenziale für komplexe metallische Phasen
    (2009) Schopf, Daniel
    Die Xi-Phasen des Aluminium-Palladium-Mangan (AlPdMn) sind Approximanten für einen dekagonalen Quasikristall mit einer Gitterkonstanten von 1.6 nm in der periodischen Richtung. Diese Systeme können jedoch aufgrund ihrer Größe nicht mit ab-initio-Methoden berechnet werden, die Einheitszellen dieser Phasen umfassen jeweils mehrere hundert Atome. Aus diesem Grund ist man für Molekulardynamiksimulationen auf die Verwendung effektiver Potenziale angewiesen. In dieser Arbeit werden die dazu benötigten Potenziale mit Hilfe der Force-Matching-Methode erzeugt. Dabei werden die Parameter eines Potenzials so angepasst, dass sie die quantenmechanisch berechneten Referenzdaten wie Kräfte, Energien und Spannungen möglichst gut wiedergeben können. Das Programm potfit wurde um die Möglichkeit erweitert, die Parameter analytischer Potenziale zu optimieren. Es wurden neue analytische EAM-Potenzialmodelle entwickelt und an verschiedenen metallischen Systemen ausführlich getestet. Für die Systeme Magnesium-Zink und Aluminium-Palladium wurden verschiedene Potenziale erzeugt und miteinander verglichen. Für die Xi-Phasen des Aluminium-Palladium-Mangan, insbesondere xi und xi', wurden Potenziale erzeugt, die für die Strukturoptimierung verwendet werden. Die ab-initio berechneten Referenzdaten können dabei sehr gut reproduziert werden.
  • Thumbnail Image
    ItemOpen Access
    Numerische Simulation des mechanischen Verhaltens von Quasikristallen
    (1998) Schaaf, Gunther
    Der verstärkte Einsatz von Computern in der Physik hat auch der Erforschung der kristallinen Defekte neue Möglichkeiten eröffnet. Die numerische Simulation eines physikalischen Vorgangs nimmt dabei eine Art Zwischenstellung zu den klassischen Bereichen der Physik - Theorie und Experiment - ein und lässt die einstmals scharfe Trennlinie zwischen beiden verschwimmen. Es liegt nahe, dieses Werkzeug auf ein noch recht junges Teilgebiet der Physik anzuwenden: Die Physik der Quasikristalle. Auch bei dieser Stoffklasse wurden Versetzungen beobachtet und es gilt als sicher, dass sie großen Einfluss auf ihre plastische Verformung haben. Quasikristalle räumten mit einer alten Vorstellung der Festkörperphysik auf. Diese besagte, dass sämtliche in der Natur vorkommenden Kristalle periodisch aufgebaut sein müssten. Das Beugungsbild von Shechtmans Probe zeigte jedoch fünfzählige Symmetrie bei scharfen Bragg-Reflexen, so dass von einer hochgeordneten Struktur mit kristallographisch verbotenen Symmetrien ausgegangen werden musste. Für Quasikristalle musste also die Annahme einer Translationssymmetrie fallengelassen werden. Da die meisten Erklärungen der Eigenschaften von Kristallen jedoch auf deren periodischer Struktur aufbauen, ergibt sich die für die Festkörperphysik die schwierige und reizvolle Aufgabe, diese Theorien auf die allgemeineren, in Quasikristallen verwirklichten Strukturen zu erweitern. In dieser Arbeit wurden Scherdeformationen an Quasikristallen, in die eine Versetzung eingebaut wurde, simuliert. Die gewählte Simulationsmethode wird als Molekulardynamik bezeichnet. Darunter versteht man die simultane numerische Integration der Newtonschen Bewegungsgleichungen für jedes Atom zu aufeinanderfolgenden Zeitpunkten. Ein Problem dreidimensionaler Simulationen besteht in der Visualisierung der beobachteten Effekte.
  • Thumbnail Image
    ItemOpen Access
    Magnetische Resonanz an Mangan-dotierten Halbleitern
    (2003) Weiers, Tilman
    Es werden mehrere Proben aus Mangan-dotiertem GaAs anhand der ESR untersucht. Aus den Spektren werden die Beiträge der Feinstruktur und Hyperfeinstruktur ermittelt. In einer der Proben werden Mn-S Komplexe beobachtet. Die Spektren aus Messungen im W-Band bei 94 GHz zeigen Beiträge von ionisiertem Mangan auf Zwischengitterplätzen.