Charge transport in disordered materials : simulations, theory, and numerical modeling of hopping transport and electron-hole recombination

Min avhandling behandlar hur oordnade material leder elektrisk ström. Bland materialen som studeras finns ledande polymerer, d.v.s. plaster som leder ström, och mer allmänt organiska halvledare. Av de här materialen har man kunnat bygga elektroniska komponenter, och man hoppas på att kunna trycka hela kretsar av organiska material. För de här tillämpningarna är det viktigt att förstå hur materialen själva leder elektrisk ström. Termen oordnade material syftar på material som saknar kristallstruktur. Oordningen gör att elektronernas tillstånd blir lokaliserade i rummet, så att en elektron i ett visst tillstånd är begränsad t.ex. till en molekyl eller ett segment av en polymer. Det här kan jämföras med kristallina material, där ett elektrontillstånd är utspritt över hela kristallen (men i stället har en väldefinierad rörelsemängd). Elektronerna (eller hålen) i det oordnade materialet kan röra sig genom att tunnelera mellan de lokaliserade tillstånden. Utgående från egenskaperna för den här tunneleringsprocessen, kan man bestämma transportegenskaperna för hela materialet. Det här är utgångspunkten för den så kallade hopptransportmodellen, som jag har använt mig av. Hopptransportmodellen innehåller flera drastiska förenklingar. Till exempel betraktas elektrontillstånden som punktformiga, så att tunneleringssannolikheten mellan två tillstånd endast beror på avståndet mellan dem, och inte på deras relativa orientation. En annan förenkling är att behandla det kvantmekaniska tunneleringsproblemet som en klassisk process, en slumpvandring. Trots de här grova approximationerna visar hopptransportmodellen ändå många av de fenomen som uppträder i de verkliga materialen som man vill modellera. Man kan kanske säga att hopptransportmodellen är den enklaste modell för oordnade material som fortfarande är intressant att studera. Man har inte hittat exakta analytiska lösningar för hopptransportmodellen, därför använder man approximationer och numeriska metoder, ofta i form av datorberäkningar. Vi har använt både analytiska metoder och numeriska beräkningar för att studera olika aspekter av hopptransportmodellen. En viktig del av artiklarna som min avhandling baserar sig på är att jämföra analytiska och numeriska resultat. Min andel av arbetet har främst varit att utveckla de numeriska metoderna och applicera dem på hopptransportmodellen. Därför fokuserar jag på den här delen av arbetet i avhandlingens introduktionsdel. Ett sätt att studera hopptransportmodellen numeriskt är att direkt utföra en slumpvandringsprocess med ett datorprogram. Genom att föra statisik över slumpvandringen kan man beräkna olika transportegenskaper i modellen. Det här är en så kallad Monte Carlo-metod, eftersom själva beräkningen är en slumpmässig process. I stället för att följa rörelsebanan för enskilda elektroner, kan man beräkna sannolikheten vid jämvikt för att hitta en elektron i olika tillstånd. Man ställer upp ett system av ekvationer, som relaterar sannolikheterna för att hitta elektronen i olika tillstånd i systemet med flödet, strömmen, mellan de olika tillstånden. Genom att lösa ekvationssystemet fås sannolikhetsfördelningen för elektronerna. Från sannolikhetsfördelningen kan sedan strömmen och materialets transportegenskaper beräknas. En aspekt av hopptransportmodellen som vi studerat är elektronernas diffusion, d.v.s. deras slumpmässiga rörelse. Om man betraktar en samling elektroner, så sprider den med tiden ut sig över ett större område. Det är känt att diffusionshastigheten beror av elfältet, så att elektronerna sprider sig fortare om de påverkas av ett elektriskt fält. Vi har undersökt den här processen, och visat att beteendet är väldigt olika i endimensionella system, jämfört med två- och tredimensionella. I två och tre dimensioner beror diffusionskoefficienten kvadratiskt av elfältet, medan beroendet i en dimension är linjärt. En annan aspekt vi studerat är negativ differentiell konduktivitet, d.v.s. att strömmen i ett material minskar då man ökar spänningen över det. Eftersom det här fenomenet har uppmätts i organiska minnesceller, ville vi undersöka om fenomenet också kan uppstå i hopptransportmodellen. Det visade sig att det i modellen finns två olika mekanismer som kan ge upphov till negativ differentiell konduktivitet. Dels kan elektronerna fastna i fällor, återvändsgränder i systemet, som är sådana att det är svårare att ta sig ur dem då elfältet är stort. Då kan elektronernas medelhastighet och därmed strömmen i materialet minska med ökande elfält. Elektrisk växelverkan mellan elektronerna kan också leda till samma beteende, genom en så kallad coulombblockad. En coulombblockad kan uppstå om antalet ledningselektroner i materialet ökar med ökande spänning. Elektronerna repellerar varandra och ett större antal elektroner kan leda till att transporten blir långsammare, d.v.s. att strömmen minskar.

Future prospects of short distance rail based passenger transport in Northern Europe

The worlds’ population is increasing and cities have become more crowded with people and vehicles. Communities in the fringe of metropolitans’ increase the traffic done with private cars, but also increase the need for public transportation. People have typically needs traveling to work located in city centers during the morning time, and return to suburbs in the afternoon or evening. Rail based passenger transport is environmentally friendly transport mode with high capacity to transport large volume of people. Railways have been regulated markets with national incumbent having monopoly position. Opening the market for competition is believed to have a positive effect by increasing the efficiency of the industry. National passenger railway market is opened for competition only in few countries, where as international traffic in EU countries was deregulated in 2010. The objective of this study is to examine the passenger railway market of three North European countries, Sweden, Denmark and Estonia. The interest was also to get an understanding of the current situation and how the deregulation has proceeded. Theory of deregulation is unfolded with literature analyses and empirical part of the study is constructed from two parts. Customer satisfaction survey was chosen as a method to collect real life experiences from the passengers and measure their knowledge of the market situation and possible changes appeared. Interviews of experts from the industry and labor unions give more insights and able better understanding for example of social consequences caused from opening the market for competition. Expert interviews were conducted by using semi-structured theme interview. Based on the results of this study, deregulation has proceeded quite differently in the three countries researched. Sweden is the most advanced country, where the passenger railway market is open for new entrants. Denmark and Estonia are lagging behind. Opening the market is considered positive among passengers and most of the experts interviewed. Common for the interviews were the labour unions negative perspective concerning deregulation. Despite the fact deregulation is considered positive among the respondents of the customer satisfaction survey, they could not name railway undertakings operating in their country. Generally respondents were satisfied with the commuter trains. Ticket price, punctuality of trains and itinerary affect the most to customer satisfaction.

ACS800-kaappimoduulien pakkaamon ulkoistaminen

Tässä insinöörityössä selvitetään ABB Oy System AC -liiketoimintayksikön pakkaamon ulkoistamiseen liittyviä ongelmia sekä mahdollisia ratkaisuja näihin ongelmiin. Koko ongelman käsittely on liian laaja projektin yhdelle insinöörityölle. Tässä työssä keskitytään ratkaisemaan ko. ulkoistamiseen liittyvät keskeisimmät ACS800-kaappimoduulien kuljetuslogistiset ongelmat. Näitä ongelmia ovat kaappimoduulien kiinnitystarve kuljetusalustaansa sekä kuljetuspaketoinnin puuttuessa kaappimoduulien suojaaminen maantiekuljetuksen ajaksi. Työssä on otettu huomioon viranomaisten maantiekuljetuksia koskevat vaatimukset. Työssä on suunniteltu uusia kiinnitysvälineitä sekä muutoksia olemassa oleviin kuljetusalustoihin, joita käytetään tehtaan sisäisissä kaappimoduulien siirroissa. Kiinnitysvälineistä on tehty lujuuslaskelmia ja määritelty kiristysmomentteja. Tuotettavuuden ja kustannustehokkuuden kannalta on selvitetty kiinnitysvälineisiin soveltuvia materiaalivaihtoehtoja. Kuljetusalustojen muutoksista on myös tehty ohjeistusta. Tämän työn tulos on uusien kiinnitysvälineiden ja kuljetusalustojen mekaanisten muutosten suunnittelu. Samalla on todistettu, että kaappimoduulien siirto tehtaan ulkopuoliseen pakkaamoon ilman kuljetuspaketointia on teoriassa mahdollista.

Transfer of MPEG-2 Transport Stream over MPLS

This study examines how MPEG-2 Transport Stream, used in DVB-T video transmission, can be reliably and efficiently transferred to remote locations over an MPLS network. All the relevant technologies used in this scenario are also discussed in the study. This study was done for Digita Oy, which is a major radio and television content distributor in Finland. The theoretical part of the study begins with the introduction to MPLS technology and continues with explanation of IP Multicast and its components. The fourth section discusses MPEG-2 and the formation and content of MPEG-2 Transport Stream. These technologies were studied in relevant literature and RFC documentation. After the theoretical part of the study, the test setup and the test cases are presented. The results of the test cases, and the conclusions that can be drawn based on them, are discussed in the last section of the study. The tests showed that it is possible to transfer digital video quite reliably over an MPLS network using IP Multicast. By configuring the equipment correctly, the recovery time of the network in case of a failure can be shortened remarkably. Also, the unwanted effect of other traffic on the critical video traffic can be eliminated by defining the Quality of Service parameters correctly. There are, however, some issues that need to be tested further before this setup can be used in broadcast networks. Reliable operation of IP Multicast and proper error correction are the main subjects for future testing.

Agricultural phosphorus and water quality : sources, transport and management

Selostus: Maatalous, fosfori ja veden laatu: alkuperä, kulkeutuminen ja vesistökuormituksen hallinta

A conspectus on estimating function theory and its applicability to recurrent modeling issues in forest biometry

Summary