Organische Mikro- und Nanodrähte auf Basis von Perylendiimiden

Diese Arbeit thematisiert die optimierte Darstellung von organischen Mikro- und Nanodrähten, Untersuchungen bezüglich deren molekularen Aufbaus und die anwendungsorientierte Charakterisierung der Eigenschaften. Mikro- und Nanodrähte haben in den letzten Jahren im Zuge der Miniaturisierung von Technologien an weitreichendem Interesse gewonnen. Solche eindimensionalen Strukturen, deren Durchmesser im Bereich weniger zehn Nanometer bis zu einigen wenigen Mikrometern liegt, sind Gegenstand intensiver Forschung. Neben anorganischen Ausgangssubstanzen zur Erzeugung von Mikro- und Nanodrähten haben organische Funktionsmaterialien aufgrund ihrer einfachen und kostengünstigen Verarbeitbarkeit sowie ihrer interessanten elektrischen und optischen Eigenschaften an Bedeutung gewonnen. Eine wichtige Materialklasse ist in diesem Zusammenhang die Verbindungsklasse der n-halbleitenden Perylentetracarbonsäurediimide (kurz Perylendiimide). Dem erfolgreichen Einsatz von eindimensionalen Strukturen als miniaturisierte Bausteine geht die optimierte und kontrollierte Herstellung voraus. Im Rahmen der Doktorarbeit wurde die neue Methode der Drahterzeugung „Trocknen unter Lösungsmittelatmosphäre“ entwickelt, welche auf Selbstassemblierung der Substanzmoleküle aus Lösung basiert und unter dem Einfluss von Lösungsmitteldampf direkt auf einem vorgegebenen Substrat stattfindet. Im Gegensatz zu literaturbekannten Methoden ist kein Transfer der Drähte aus einem Reaktionsgefäß nötig und damit verbundene Beschädigungen der Strukturen werden vermieden. Während herkömmliche Methoden in einer unkontrolliert großen Menge von ineinander verwundenen Drähten resultieren, erlaubt die substratbasierte Technik die Bildung voneinander separierter Einzelfasern und somit beispielsweise den Einsatz in Einzelstrukturbauteilen. Die erhaltenen Fasern sind morphologisch sehr gleichmäßig und weisen bei Längen von bis zu 5 mm bemerkenswert hohe Aspektverhältnisse von über 10000 auf. Darüber hinaus kann durch das direkte Drahtwachstum auf dem Substrat über den Einsatz von vorstrukturierten Oberflächen und Wachstumsmasken gerichtetes, lokal beschränktes Drahtwachstum erzielt werden und damit aktive Kontrolle auf Richtung und Wachstumsbereich der makroskopisch nicht handhabbaren Objekte ausgeübt werden. Um das Drahtwachstum auch hinsichtlich der Materialauswahl, d. h. der eingesetzten Ausgangsmaterialien zur Drahterzeugung und somit der resultierenden Eigenschaften der gebildeten Strukturen aktiv kontrollieren zu können, wird der Einfluss unterschiedlicher Parameter auf die Morphologie der Selbstassemblierungsprodukte am Beispiel unterschiedlicher Derivate betrachtet. So stellt sich zum einen die Art der eingesetzten Lösungsmittel in flüssiger und gasförmiger Phase beim Trocknen unter Lösungsmittelatmosphäre als wichtiger Faktor heraus. Beide Lösungsmittel dienen als Interaktionspartner für die Moleküle des funktionellen Drahtmaterials im Selbstassemblierungsprozess. Spezifische Wechselwirkungen zwischen Perylendiimid-Molekülen untereinander und mit Lösungsmittel-Molekülen bestimmen dabei die äußere Form der erhaltenen Strukturen. Ein weiterer wichtiger Faktor ist die Molekülstruktur des verwendeten funktionellen Perylendiimids. Es wird der Einfluss einer Bay-Substitution bzw. einer unsymmetrischen Imid-Substitution auf die Morphologie der erhaltenen Strukturen herausgestellt. Für das detaillierte Verständnis des Zusammenhanges zwischen Molekülstruktur und nötigen Wachstumsbedingungen für die Bildung von eindimensionalen Strukturen zum einen, aber auch die resultierenden Eigenschaften der erhaltenen Aggregationsprodukte zum anderen, sind Informationen über den molekularen Aufbau von großer Bedeutung. Im Rahmen der Doktorarbeit konnte ein molekular hoch geordneter, kristalliner Aufbau der Drähte nachgewiesen werden. Durch Kombination unterschiedlicher Messmethoden ist es gelungen, die molekulare Anordnung in Strukturen aus einem Spirobifluoren-substituierten Derivat in Form einer verkippten Molekülstapelung entlang der Drahtlängsrichtung zu bestimmen. Um mögliche Anwendungsbereiche der erzeugten Drähte aufzuzeigen, wurden diese hinsichtlich ihrer elektrischen und optischen Eigenschaften analysiert. Neben dem potentiellen Einsatz im Bereich von Filteranwendungen und Sensoren, sind vor allem die halbleitenden und optisch wellenleitenden Eigenschaften hervorzuheben. Es konnten organische Transistoren auf der Basis von Einzeldrähten mit im Vergleich zu Dünnschichtbauteilen erhöhten Ladungsträgerbeweglichkeiten präpariert werden. Darüber hinaus wurden die erzeugten eindimensionalen Strukturen als aktive optische Wellenleiter charakterisiert. Die im Rahmen der Dissertation erarbeiteten Kenntnisse bezüglich der Bildung von eindimensionalen Strukturen durch Selbstassemblierung, des Drahtaufbaus und erster anwendungsorientierter Charakterisierung stellen eine Basis zur Weiterentwicklung solcher miniaturisierter Bausteine für unterschiedlichste Anwendungen dar. Die neu entwickelte Methode des Trocknens unter Lösungsmittelatmosphäre ist nicht auf den Einsatz von Perylendiimiden beschränkt, sondern kann auf andere Substanzklassen ausgeweitet werden. Dies eröffnet breite Möglichkeiten der Materialauswahl und somit der Einsatzmöglichkeiten der erhaltenen Strukturen.

Ermittlung der Verlustleistungen in einem Synchron-Tiefsetzsteller mit Niedervolt-GaN-HFETs

Wenn sich in einem wichtigen Bereich der Elektrotechnik ein neues Halbleitermaterial zu etablieren beginnt, weckt dies einerseits Erwartungen der Wirtschaft und Industrie, andererseits kann es eine erhebliche Herausforderung für die Hersteller bedeuten. Nachdem Gallium-Nitrid erstmalig vor 20 Jahren als Transistor verwendet wurde und seit über einer Dekade serienmäßig in der Hochfrequenztechnik eingesetzt wird, erobert es nun die Leistungselektronik. Die ausschlaggebenden Kriterien sind hier die Verwendbarkeit bei höheren Betriebstemperaturen, die Energieeffizienz und die Reduzierung von Größe und Gewicht durch den Betrieb bei höheren Schaltfrequenzen. Die vorliegende Arbeit basiert auf der Motivation zunächst einen möglichst breit angelegten Überblick des ständig wachsenden Angebotsspektrums zu geben, das mittlerweile durch die vielfältigen Varianten der verfügbaren Transistoren an Übersichtlichkeit etwas verloren hat. Nach einer ausführlichen Erläuterung der physikalischen und elektrischen Eigenschaften, werden die jeweiligen Typen in überschaubaren Abschnitten beschrieben und im Anschluss tabellarisch zusammengefasst. Die elektrischen Eigenschaften der hier ausgewählten EPC 2010 eGaN-HFETs (200 V Spannungsklasse) werden eingehend diskutiert. Das Schaltverhalten der eGaN-HFETs in einem Synchron-Tiefsetzsteller wird untersucht und modelliert. Eine Analyse aller in den GaN-FETs entstehenden Verlustleistungen wird durchgeführt. Zur Abschätzung der dynamischen Verlustleistungen wird eine analytische Methode umgesetzt und weiter entwickelt. Um die Vorteile der erhöhten Schaltfrequenzen nutzen zu können, erfolgt eine sehr ausführliche Betrachtung der notwendigen magnetischen Komponenten, deren Auswahl- und Verwendungskriterien im Detail untersucht, evaluiert und aufgegliedert werden. Diese werden im praktischen Teil ausgiebig in Verbindung mit den GaN-Transistoren ausgesucht und messtechnisch bewertet. Theoretische Betrachtungen hinsichtlich der Grenzen, die magnetische Bauelemente schnell schaltenden Halbleitern auferlegen, werden durchgeführt. Da die untersuchten Niedervolt-GaN-HFETs quasi kein Gehäuse haben, ist eine korrekte Strommessung nicht realisierbar. Am praktischen Beispiel eines Synchron-Tiefsetzstellers werden zwei experimentelle Methoden entwickelt, mit deren Hilfe die Verlustleistungen in den EPC 2010 eGaN-HFETs ermittelt werden. Anschließend wird das Verbesserungspotential der GaN-Leistungstransistoren erläutert sowie deren Anwendungsbereiche diskutiert.

Characterization of ZnO Nanorods Grown on GaN Using Aqueous Solution Method

Uniformly distributed ZnO nanorods with diameter 70-100 nm and 1-2μm long have been successfully grown at low temperatures on GaN by using the inexpensive aqueous solution method. The formation of the ZnO nanorods and the growth parameters are controlled by reactant concentration, temperature and pH. No catalyst is required. The XRD studies show that the ZnO nanorods are single crystals and that they grow along the c axis of the crystal plane. The room temperature photoluminescence measurements have shown ultraviolet peaks at 388nm with high intensity, which are comparable to those found in high quality ZnO films. The mechanism of the nanorod growth in the aqueous solution is proposed. The dependence of the ZnO nanorods on the growth parameters was also investigated. While changing the growth temperature from 60°C to 150°C, the morphology of the ZnO nanorods changed from sharp tip (needle shape) to flat tip (rod shape). These kinds of structure are useful in laser and field emission application.

High Density Single Crystalline GaN Nanodot Arrays Fabricated Using Template-Assisted Selective Growth

High density, uniform GaN nanodot arrays with controllable size have been synthesized by using template-assisted selective growth. The GaN nanodots with average diameter 40nm, 80nm and 120nm were selectively grown by metalorganic chemical vapor deposition (MOCVD) on a nano-patterned SiO2/GaN template. The nanoporous SiO2 on GaN surface was created by inductively coupled plasma etching (ICP) using anodic aluminum oxide (AAO) template as a mask. This selective regrowth results in highly crystalline GaN nanodots confirmed by high resolution transmission electron microscopy. The narrow size distribution and uniform spatial position of the nanoscale dots offer potential advantages over self-assembled dots grown by the Stranski–Krastanow mode.

Growth of ZnO Nanorods on GaN Using Aqueous Solution Method

Uniformly distributed ZnO nanorods with diameter 80-120 nm and 1-2µm long have been successfully grown at low temperatures on GaN by using the inexpensive aqueous solution method. The formation of the ZnO nanorods and the growth parameters are controlled by reactant concentration, temperature and pH. No catalyst is required. The XRD studies show that the ZnO nanorods are single crystals and that they grow along the c axis of the crystal plane. The room temperature photoluminescence measurements have shown ultraviolet peaks at 388nm with high intensity, which are comparable to those found in high quality ZnO films. The mechanism of the nanorod growth in the aqueous solution is proposed. The dependence of the ZnO nanorods on the growth parameters was also investigated. While changing the growth temperature from 60°C to 150°C, the morphology of the ZnO nanorods changed from sharp tip with high aspect ratio to flat tip with smaller aspect ratio. These kinds of structure are useful in laser and field emission application.

High Indium Concentration InGaN/GaN Grown on Sapphire Substrate by MOCVD

The InGaN system provides the opportunity to fabricate light emitting devices over the whole visible and ultraviolet spectrum due to band-gap energies E[subscript g] varying between 3.42 eV for GaN and 1.89 eV for InN. However, high In content in InGaN layers will result in a significant degradation of the crystalline quality of the epitaxial layers. In addition, unlike other III-V compound semiconductors, the ratio of gallium to indium incorporated in InGaN is in general not a simple function of the metal atomic flux ratio, f[subscript Ga]/f[subscript In]. Instead, In incorporation is complicated by the tendency of gallium to incorporate preferentially and excess In to form metallic droplets on the growth surface. This phenomenon can definitely affect the In distribution in the InGaN system. Scanning electron microscopy, room temperature photoluminescence, and X-ray diffraction techniques have been used to characterize InGaN layer grown on InN and InGaN buffers. The growth was done on c-plane sapphire by MOCVD. Results showed that green emission was obtained which indicates a relatively high In incorporation.

High Optical Quality Nanoporous GaN Prepared by Photoelectrochemical Etching

Nanoporous GaN films are prepared by UV assisted electrochemical etching using HF solution as an electrolyte. To assess the optical quality and morphology of these nanoporous films, micro-photoluminescence (PL), micro-Raman scattering, scanning electron microscopy (SEM), and atomic force microscopy (AFM) techniques have been employed. SEM and AFM measurements revealed an average pore size of about 85-90 nm with a transverse dimension of 70-75 nm. As compared to the as-grown GaN film, the porous layer exhibits a substantial photoluminescence intensity enhancement with a partial relaxation of compressive stress. Such a stress relaxation is further confirmed by the red shifted E₂(TO) phonon peak in the Raman spectrum of porous GaN.

[177Lu – DOTA – Tyr3] – OCTREOTATE para el tratamiento de tumores neuroendocrinos gastroenteropancreáticos. Revisión sistemática de la literatura.

Introducción: los tumores neuroendocrinos gastroenteropancreáticos se diagnostican en estadio avanzado en 60 - 80% de los pacientes y las opciones terapéuticas son limitadas. Se realizó una revisión sobre el beneficio clínico del tratamiento con [177Lu - DOTA - Tyr3] - Octreotate en pacientes con enfermedad metastásica o inoperable. Objetivos: evaluar la eficacia, impacto en calidad de vida y toxicidad de la terapia con 177Lu DOTATE en pacientes con tumores neuroendocrinos gastroenteropancreáticos avanzados. Materiales y Métodos: se condujo una revisión sistemática de la literatura mediante la búsqueda de estudios clínicos prospectivos y retrospectivos en bases electrónicas (MEDLINE, EMBASE, LILACS, SCIELO, OVID y la Biblioteca Cochrane) de cualquier idioma, año y estado de publicación. Se incluyeron 5 estudios, por la heterogeneidad existente entre los estudios no se realizó un metaanálisis. Resultados: la respuesta tumoral global fue del 45 - 57%, la enfermedad permaneció estable en 27% - 38% y progresó en 6% - 21% de casos en las series incluidas. El tiempo libre de progresión osciló entre 31 - 40 meses y la sobrevida global de 31– 51 meses. Se observó toxicidad hematológica grado 3-4 hasta en 9.5% de pacientes. Hubo mejoría significativa en la calidad de vida de pacientes tratados con 177LuDOTATATE. Conclusiones: la terapia con 177Lu- DOTATATE ofrece un beneficio clínico a los pacientes con tumores neuroendocrinos bien diferenciados avanzados por su impacto positivo en calidad de vida, control de síntomas, ralentiza la progresión tumoral y su toxicidad es baja.

Atomic diffusion induced by stress relaxation in InGaAs/GaAs epitaxial layers

The origin of the microscopic inhomogeneities in InxGa1-xAs layers grown on GaAs by molecular beam epitaxy is analyzed through the optical absorption spectra near the band gap. It is seen that, for relaxed thick layers of about 2.8μm, composition inhomogeneities are responsible for the band edge smoothing into the whole compositional range (0.05

Control of framework stoichiometry in MeGaPO laumontites using 1-methylimidazole as structure-directing agent

A series of heterometal substituted gallium phosphates, (N2C4H7)(0.5+x)[Me0.5+xGa2.5-x(PO4)(3)] (Me = Mn, Fe, Co and Zn, x approximate to 0.25), has been synthesised under solvothermal conditions at 433 K in ethylene glycol using I-methylimidazole as a templating agent and their structures determined at 150 K using single-crystal X-ray diffraction. The compounds are isostructural, crystallising in the monoclinic space group C 2/c, with lattice parameters ca. 15 x 13 x 15 angstrom and beta = 112 degrees, and adopt the laumontite framework type (LAU). The incorporation of 1-methylimidazole cations into the one-dimensional pore systems of these materials is about three quarters the uptake value obtained previously for the less-bulky amine cations of imidazole and pyridine in other MeGaPO laumontites, which have the formula (TH)[MeGa2(PO4)(3)] (Me = Mn, Fe, Co and Zn; T = C5H5N and C3N2H4). The size, shape and charge of the amine clearly influence both the metal-phosphate framework stoichiometry (i.e. Me2+:Ga3+ ratio) and the framework charge. (C) 2007 Elsevier Inc. All rights reserved.

Electrochemical deposition of praseodymium oxide on tin-doped indium oxide as a thin sensing film

Fabrication of a thin praseodymium oxide film is of great technological interest in sensor, semiconducting, and ceramic industries. It is shown for the first time that an ultrathin layer of praseodymium oxide can be deposited on tin-doped indium oxide surface (ITO) by applying a negative sweeping voltage (cathodic electrodeposition) to the aqueous solution containing Pr(NO3)(3) and H2O2 using cyclic voltammetry, followed by annealing the film at 500 S C for 1 h. X-ray diffraction suggested that the predominant phase of the film is Pr6O11 and atomic force microscopy and scanning electron microscopy characterizations indicated that this film is assembled with a monolayer coverage of spherical praseodymium oxide nanoparticles packed closely on the ITO surface. AC impedance measurements of the thin Pr6O11 film on ITO also revealed that the composite material displays a much higher electrical conductivity compared to the pure ITO. As a result, the material could suitably be used as a new chemical sensor. (c) 2006 The Electrochemical Society.

Structural, magnetic, and electronic properties of VxCr2−xS3(0

A new family of vanadium-substituted chromium sulfides (VxCr2-xS3, 0 < x < 2) has been prepared and characterized by powder X-ray and neutron diffraction, SQUID magnetometry, electrical resistivity, and Seebeck coefficient measurements. Vanadium substitution leads to a single-phase region with a rhombohedral Cr2S3 structure over the composition range 0.0 < x e 0.75, while at higher vanadium contents (1.6 e x < 2.0) a second single-phase region, in which materials adopt a cation-deficient Cr3S4 structure, is observed. Materials with the Cr2S3 structure all exhibit semiconducting behavior. However, both transport and magnetic properties indicate an increasing degree of electron delocalization with increasing vanadium content in this compositional region. Materials that adopt a Cr3S4-type structure exhibit metallic behavior. Magnetic susceptibility data reveal that all materials undergo a magnetic ordering transition at temperatures in the range 90–118 K. Low-temperature magnetization data suggest that this involves a transition to a ferrimagnetic state.

The interplay of metal-atom ordering, Fermi leveltuning and thermoelectric properties in cobalt shandites Co3M2S2 (M = Sn, In)

A combination of structural, physical and computational techniques including powder X-ray and neutron diffraction, SQUID magnetometry, electrical and thermal transport measurements, DFT calculations and 119Sn Mössbauer and X-ray photoelec-tron spectroscopies has been applied to Co3Sn2-xInxS2 (0 ≤ x ≤ 2) in an effort to understand the relationship between metal-atom ordering and physical properties as the Fermi level is systematically varied. Whilst solid solution behavior is found throughout the composition region, powder neutron diffraction reveals that indium preferentially occupies an inter-layer site over an alternative kagome-like intra-layer site. DFT calculations indicate that this ordering, which leads to a lowering of energy, is related to the dif-fering bonding properties of tin and indium. Spectroscopic data suggest that throughout the composition range 0 ≤ x ≤ 2, all ele-ments adopt oxidation states that are significantly reduced from expectations based on formal charges. Chemical substitution ena-bles the electrical transport properties to be controlled through tuning of the Fermi level within a region of the density of states, which comprises narrow bands of predominantly Co d-character. This leads to a compositionally-induced double metal-to-semiconductor-to-metal transition. The marked increase in the Seebeck coefficient as the semiconducting region is approached leads to a substantial improvement in the thermoelectric figure of merit, ZT, which exhibits a maximum of ZT = 0.32 at 673 K. At 425 K, the figure of merit for phases in the region 0.8 ≤ x ≤ 0.85 is amongst the highest reported for sulphide phases, suggesting these materials may have applications in low-grade waste heat recovery.

Organically-functionalised supertetrahedra as building blocks for hybrid materials

The crystal structures of gallium sulfides prepared under solvothermal conditions, using 4-picoline as a solvent, are described. These materials contain [Ga10S16(NC6H7)4]2− clusters, in which the terminal S2− anions have been replaced by covalently bonded 4-picoline molecules. Whilst these phases contain isolated supertetrahedral clusters separated by organic moieties, linkage of such clusters via organic ligands is possible under suitable reaction conditions. These organically-functionalised supertetrahedra could therefore be used to design novel Metal-Organic frameworks (MOFs) in which the normally-encountered metal centers are replaced by supertetrahedral clusters.

Results of Joint Experiments and other IAEA activities on research using small tokamaks

This paper presents an overview of the results obtained during the Joint Experiments organized in the framework of the IAEA Coordinated Research Project on `Joint Research Using Small Tokamaks` that have been carried out on the tokamaks CASTOR at IPP Prague, Czech Republic (2005), T-10 at RRC `Kurchatov Institute`, Moscow, Russia (2006), and the most recent one at ISTTOK at IST, Lisbon, Portugal, in 2007. Experimental programmes were aimed at diagnosing and characterizing the core and the edge plasma turbulence in a tokamak in order to investigate correlations between the occurrence of transport barriers, improved confinement, electric fields and electrostatic turbulence using advanced diagnostics with high spatial and temporal resolution. On CASTOR and ISTTOK, electric fields were generated by biasing an electrode inserted into the edge plasma and an improvement of the global particle confinement induced by the electrode positive biasing has been observed. Geodesic acoustic modes were studied using heavy ion beam diagnostics on T-10 and ISTTOK and correlation reflectometry on T-10. ISTTOK is equipped with a gallium jet injector and the technical feasibility of gallium jets interacting with plasmas has been investigated in pulsed and ac operation. The first Joint Experiments have clearly demonstrated that small tokamaks are suitable for broad international cooperation to conduct dedicated joint research programmes. Other activities within the IAEA Coordinated Research Project on Joint Research Using Small Tokamaks are also overviewed.