Fabrication and Characterization of Efficient Optical Filter Arrays Implemented by 3D Nanoimprint

In dieser Arbeit werden optische Filterarrays für hochqualitative spektroskopische Anwendungen im sichtbaren (VIS) Wellenlängenbereich untersucht. Die optischen Filter, bestehend aus Fabry-Pérot (FP)-Filtern für hochauflösende miniaturisierte optische Nanospektrometer, basieren auf zwei hochreflektierenden dielektrischen Spiegeln und einer zwischenliegenden Resonanzkavität aus Polymer. Jeder Filter erlaubt einem schmalbandigem spektralen Band (in dieser Arbeit Filterlinie genannt) ,abhängig von der Höhe der Resonanzkavität, zu passieren. Die Effizienz eines solchen optischen Filters hängt von der präzisen Herstellung der hochselektiven multispektralen Filterfelder von FP-Filtern mittels kostengünstigen und hochdurchsatz Methoden ab. Die Herstellung der multiplen Spektralfilter über den gesamten sichtbaren Bereich wird durch einen einzelnen Prägeschritt durch die 3D Nanoimprint-Technologie mit sehr hoher vertikaler Auflösung auf einem Substrat erreicht. Der Schlüssel für diese Prozessintegration ist die Herstellung von 3D Nanoimprint-Stempeln mit den gewünschten Feldern von Filterkavitäten. Die spektrale Sensitivität von diesen effizienten optischen Filtern hängt von der Genauigkeit der vertikalen variierenden Kavitäten ab, die durch eine großflächige ‚weiche„ Nanoimprint-Technologie, UV oberflächenkonforme Imprint Lithographie (UV-SCIL), ab. Die Hauptprobleme von UV-basierten SCIL-Prozessen, wie eine nichtuniforme Restschichtdicke und Schrumpfung des Polymers ergeben Grenzen in der potenziellen Anwendung dieser Technologie. Es ist sehr wichtig, dass die Restschichtdicke gering und uniform ist, damit die kritischen Dimensionen des funktionellen 3D Musters während des Plasmaätzens zur Entfernung der Restschichtdicke kontrolliert werden kann. Im Fall des Nanospektrometers variieren die Kavitäten zwischen den benachbarten FP-Filtern vertikal sodass sich das Volumen von jedem einzelnen Filter verändert , was zu einer Höhenänderung der Restschichtdicke unter jedem Filter führt. Das volumetrische Schrumpfen, das durch den Polymerisationsprozess hervorgerufen wird, beeinträchtigt die Größe und Dimension der gestempelten Polymerkavitäten. Das Verhalten des großflächigen UV-SCIL Prozesses wird durch die Verwendung von einem Design mit ausgeglichenen Volumen verbessert und die Prozessbedingungen werden optimiert. Das Stempeldesign mit ausgeglichen Volumen verteilt 64 vertikal variierenden Filterkavitäten in Einheiten von 4 Kavitäten, die ein gemeinsames Durchschnittsvolumen haben. Durch die Benutzung der ausgeglichenen Volumen werden einheitliche Restschichtdicken (110 nm) über alle Filterhöhen erhalten. Die quantitative Analyse der Polymerschrumpfung wird in iii lateraler und vertikaler Richtung der FP-Filter untersucht. Das Schrumpfen in vertikaler Richtung hat den größten Einfluss auf die spektrale Antwort der Filter und wird durch die Änderung der Belichtungszeit von 12% auf 4% reduziert. FP Filter die mittels des Volumengemittelten Stempels und des optimierten Imprintprozesses hergestellt wurden, zeigen eine hohe Qualität der spektralen Antwort mit linearer Abhängigkeit zwischen den Kavitätshöhen und der spektralen Position der zugehörigen Filterlinien.

3D nanoimprint technology for NIR Fabry-Pérot filter arrays

Im Rahmen dieser Arbeit wird die Herstellung von miniaturisierten NIR-Spektrometern auf Basis von Fabry-Pérot (FP) Filter Arrays behandelt. Bisher ist die kostengünstige Strukturierung von homogenen und vertikal erweiterten Kavitäten für NIR FP-Filter mittels Nanoimprint Technologie noch nicht verfügbar, weil die Qualität der Schichten des Prägematerials unzureichend ist und die geringe Mobilität der Prägematerialien nicht ausreicht, um die vertikal erweiterten Kavitäten zu füllen. Diese Arbeit konzentriert sich auf die Reduzierung des technischen Aufwands zur Herstellung von homogenen und vertikal erweiterten Kavitäten. Zur Strukturierung der Kavitäten wird ein großflächiger substratkonformer UV-Nanoimprint Prozess (SCIL - Substrate Conformal Imprint Lithoghaphy) verwendet, der auf einem Hybridstempel basiert und Vorteile von harten und weichen Stempeln vereint. Um die genannten Limitierungen zu beseitigen, werden alternative Designs der Kavitäten untersucht und ein neues Prägematerial eingesetzt. Drei Designlösungen zur Herstellung von homogenen und erweiterten Kavitäten werden untersucht und verglichen: (i) Das Aufbringen des Prägematerials mittel mehrfacher Rotationsbeschichtung, um eine höhere Schichtdicke des Prägematerials vor dem Prägeprozess zu erzeugen, (ii) die Verwendung einer hybriden Kavität bestehend aus einer strukturierten Schicht des Prägematerials eingebettet zwischen zwei Siliziumoxidschichten, um die Schichtdicke der organischen Kavität zu erweitern und (iii) die Optimierung des Prägeprozesses durch Verwendung eines neuen Prägematerials. Die mit diesen drei Ansätzen hergestellten FP-Filter Arrays zeigen, hohe Transmissionen (beste Transmission > 90%) und kleine Linienbreiten (Halbwertsbreiten <5 nm).

Dispositifs optoélectroniques à base de semi-conducteurs organiques en couches minces

Les petites molécules de type p à bandes interdites étroites sont de plus en plus perçues comme des remplaçantes possibles aux polymères semi-conducteurs actuellement utilisés conjointement avec des dérivés de fullerènes de type n, dans les cellules photovoltaïques organiques (OPV). Par contre, ces petites molécules tendent à cristalliser facilement lors de leur application en couches minces et forment difficilement des films homogènes appropriés. Des dispositifs OPV de type hétérojonction de masse ont été réalisés en ajoutant différentes espèces de polymères semi-conducteurs ou isolants, agissant comme matrices permettant de rectifier les inhomogénéités des films actifs et d’augmenter les performances des cellules photovoltaïques. Des polymères aux masses molaires spécifiques ont été synthétisés par réaction de Wittig en contrôlant précisément les ratios molaires des monomères et de la base utilisée. L’effet de la variation des masses molaires en fonction des morphologies de films minces obtenus et des performances des diodes organiques électroluminescentes reliées, a également été étudié. La microscopie électronique en transmission (MET) ou à balayage (MEB) a été employée en complément de la microscopie à force atomique (AFM) pour suivre l’évolution de la morphologie des films organiques minces. Une nouvelle méthode rapide de préparation des films pour l’imagerie MET sur substrats de silicium est également présentée et comparée à d’autres méthodes d’extraction. Motivé par le prix élevé et la rareté des métaux utilisés dans les substrats d’oxyde d’indium dopé à l’étain (ITO), le développement d’une nouvelle méthode de recyclage eco-responsable des substrats utilisés dans ces études est également présenté.

Réactions des bébés au chant et à la parole : impacts sur l’attention et l’affect

Les parents à travers le monde chantent et parlent à leurs bébés. Ces deux types de vocalisations aux enfants préverbaux partagent plusieurs similarités de même que des différences, mais leurs conséquences sur les bébés demeurent méconnues. L’objectif de cette thèse était de documenter l’efficacité relative du chant et de la parole à capter l’attention des bébés sur de courtes périodes de temps (Étude 1) ainsi qu’à réguler l’affect des bébés en maintenant un état de satisfaction sur une période de temps prolongée (Étude 2). La première étude a exploré les réactions attentionnelles des bébés exposés à des enregistrements audio non familiers de chant et de parole. Lors de l’expérience 1, des bébés de 4 à 13 mois ont été exposés à de la parole joyeuse s’adressant au bébé (séquences de syllabes) et des berceuses fredonnées par la même femme. Ils ont écouté significativement plus longtemps la parole, qui contenait beaucoup plus de variabilité acoustique et d’expressivité que les berceuses. Dans l’expérience 2, des bébés d’âges comparables n’ont montré aucune écoute différentielle face à une version parlée ou chantée d’une chanson pour enfant turque, les deux versions étant exprimées de façon joyeuse / heureuse. Les bébés de l’expérience 3, ayant entendu la version chantée de la chanson turque ainsi qu’une version parlée de façon affectivement neutre ou s’adressant à l’adulte, ont écouté significativement plus longtemps la version chantée. Dans l’ensemble, la caractéristique vocale joyeuse plutôt que le mode vocal (chanté versus parlé) était le principal déterminant de l’attention du bébé, indépendamment de son âge. Dans la seconde étude, la régulation affective des bébés a été explorée selon l’exposition à des enregistrements audio non familiers de chant ou de parole. Les bébés ont été exposés à du chant ou de la parole jusqu’à ce qu’ils rencontrent un critère d’insatisfaction exprimée dans le visage. Lors de l’expérience 1, des bébés de 7 à 10 mois ont écouté des enregistrements de paroles s’adressant au bébé, de paroles s’adressant à l’adulte ou du chant dans une langue non familière (turque). Les bébés ont écouté le chant près de deux fois plus longtemps que les paroles avant de manifester de l’insatisfaction. Lors de l’expérience 2, des bébés ont été exposés à des enregistrements de paroles ou de chants issus d’interactions naturelles entre la mère et son bébé, dans une langue familière. Comme dans l’expérience 1, le chant s’adressant au bébé était considérablement plus efficace que les paroles pour retarder l’apparition du mécontentement. La construction temporelle du chant, avec notamment son rythme régulier, son tempo stable et ses répétitions, pourrait jouer un rôle important dans la régulation affective, afin de soutenir l’attention, rehausser la familiarité ou promouvoir l’écoute prédictive et l’entraînement. En somme, les études présentées dans cette thèse révèlent, pour la première fois, que le chant est un outil parental puissant, tout aussi efficace que la parole pour capter l’attention et plus efficace que la parole pour maintenir les bébés dans un état paisible. Ces découvertes soulignent l’utilité du chant dans la vie quotidienne et l’utilité potentielle du chant dans des contextes thérapeutiques variés impliquant des bébés.

Sonic hedgehog signaling regulates mode of cell division of early cerebral cortex progenitors and increases

The morphogen Sonic Hedgehog (SHH) plays a critical role in the development of different tissues. In the central nervous system, SHH is well known to contribute to the patterning of the spinal cord and separation of the brain hemispheres. In addition, it has recently been shown that SHH signaling also contributes to the patterning of the telencephalon and establishment of adult neurogenic niches. In this work, we investigated whether SHH signaling influences the behavior of neural progenitors isolated from the dorsal telencephalon, which generate excitatory neurons and macroglial cells in vitro. We observed that SHH increases proliferation of cortical progenitors and generation of astrocytes, whereas blocking SHH signaling with cyclopamine has opposite effects. In both cases, generation of neurons did not seem to be affected. However, cell survival was broadly affected by blockade of SHH signaling. SHH effects were related to three different cell phenomena: mode of cell division, cell cycle length and cell growth. Together, our data in vitro demonstrate that SHH signaling controls cell behaviors that are important for proliferation of cerebral cortex progenitors, as well as differentiation and survival of neurons and astroglial cells.

Creating an Empire: Local Political Change at Angamuco, Michoacan, Mexico

Thesis (Ph.D.)--University of Washington, 2016-08

Development and regeneration of neuronal circuits in the vertebrate retina

Thesis (Ph.D.)--University of Washington, 2016-08

Logic-Based Delivery of Site-Specifically-Modified Proteins from Gels through Engineered Biomacromolecular Architecture

Thesis (Master's)--University of Washington, 2016-08

Microstructure characterization of 316L deformed at high strain rates using EBSD

Specimens from split Hopkinson pressure bar experiments, at strain rates between ~ 1000–9000 s− 1 at room temperature and 500 °C, have been studied using electron backscatter diffraction. No significant differences in the microstructures were observed at different strain rates, but were observed for different strains and temperatures. Size distribution for subgrains with boundary misorientations > 2° can be described as a bimodal lognormal area distribution. The distributions were found to change due to deformation. Part of the distribution describing the large subgrains decreased while the distribution for the small subgrains increased. This is in accordance with deformation being heterogeneous and successively spreading into the undeformed part of individual grains. The variation of the average size for the small subgrain distribution varies with strain but not with strain rate in the tested interval. The mean free distance for dislocation slip, interpreted here as the average size of the distribution of small subgrains, displays a variation with plastic strain which is in accordance with the different stages in the stress-strain curves. The rate of deformation hardening in the linear hardening range is accurately calculated using the variation of the small subgrain size with strain.

Design and Fabrication of Perovskite Micro-Cavity Lasers

Thesis (Master's)--University of Washington, 2016-08

Survivorship and Clinical Outcome of the Minimally Invasive Uniglide Medial Fixed Bearing, All-polyethylene Tibia, Unicompartmental Knee Arthroplasty at a Mean Follow-up of 7.3 Years

Background: Medial UKA performed in England and Wales represents 7 to 11% of all knee arthroplasty procedures, and is most commonly performed using mobile-bearing designs. Fixed bearing eliminates the risk of bearing dislocation, however some studies have shown higher revision rates for all-polyethylene tibial components compared to those that utilize metal-backed implants. The aim of the study is to analyse survivorship and maximum 8-year clinical outcome of medial fixed bearing, Uniglide unicompartmental knee arthroplasty performed using an all-polyethylene tibial component with a minimal invasive approach. Methods: Between 2002 and 2009, 270 medial fixed UKAs were performed in our unit. Patients were reviewed pre-operatively, 5 and 8 years post-operatively. Clinical and radiographic reviews were carried out. Patients’ outcome scores (Oxford, WOMAC and American Knee Score) were documented in our database and analysed. Results: Survival and clinical outcome data of 236 knees with a mean 7.3 years follow-up are reported. Every patient with less than 4.93 years follow-up underwent a revision. The patients’ average age at the time of surgery was 69.5 years. The American Knee Society Pain and Function scores, the Oxford Knee Score and the WOMAC score all improved significantly. The 5 years survival rate was 94.1% with implant revision surgery as an end point. The estimated 10 years survival rate is 91.3%. 14 patients were revised before the 5 year follow-up. Conclusion: Fixed bearing Uniglide UKA with an all-polyethylene tibial component is a valuable tool in the management of a medial compartment osteoarthritis, affording good short term survivorship.

Les métamorphoses du rapport politique à la mort (recherche de pivots structurant la réflexion en médecine palliative)

Notre recherche explore quelques moments forts des métamorphoses du rapport politique à la mortalité sous examen des thèmes de l’interdit, de la dignité, de l’autonomie et de l’altérité. Nous dégageons des ancrages propices à nourrir la pensée actuelle en médecine palliative. Ainsi, nous livrons une enquête philosophique, appréciant pour nous Occidentaux, les influences marquantes des pensées gréco-romaine, chrétienne et moderne. Ces bases, édifiant notre monde politique, ont suscité l’émergence de la médecine palliative. C’est pourquoi, nous tentons de caractériser et de comprendre les problématiques nouvelles, dans leurs aspects politique et éthique, envisagées à l’aune des formes contemporaines d’accompagnement des mourants. Notre effort tente de discerner les aspirations et les impasses. L’étude de la métamorphose des repères fait ressortir une dissociation accentuée au fil du temps. En effet, au fur et à mesure, notre entreprise d’interprétation du fondement de ces questions politiques dévoilait : une reconnaissance universelle de l’interdit d’homicide, mais accusant une perte du lien moral au profit d’une visée amorale ; un aval unanime du respect de la dignité, mais manifestant une confusion et une division ostensible entre conceptions intrinsèque et extrinsèque ; une affirmation péremptoire de l’autonomie, mais avec une distanciation marquée au regard de la façon d’envisager la part de l’autre ; une déclinaison de liens humains reconnus de tous, mais exacerbés dans une tension artificielle entre individualisme et altruisme. Au surplus, en constatant la distance et la dislocation entre le public et le privé, entre la réclamation de fraternité et la recherche d’amicalité signifiante, nous avons envisagé la communauté palliative comme un lieu de résistance à cette décomposition menaçante au sein de la communauté politique. À terme de l’analyse, nous avons fondé les concepts « d’allonomie » et de « suspension éthique ». Il s’agit de contributions originales destinées à donner à la philosophie toute sa dimension sapientielle au service de l’accompagnement palliatif.

Involving individuals in the manufacturing strategy formation : Strategic consensus among workers and managers

Decisions made and actions taken by individuals in the operations function impact the formation of a company’s manufacturing strategy (MS). Therefore, it is important that the MS is understood and agreed on by all employees, that is, strategic consensus among the individuals in the operations function is essential. This research contributes to the current body of knowledge by including a workers’ perspective on MS formation. It is the workers on the shop floor who bring the MS to life in the actual operations through their daily decisions and actions. The MS falls short if the priorities outlined do not materialise in practice as intended. The purpose of this research is to investigate how the individuals in the operations function perceive the MS in order to understand how these individuals are involved in the MS formation. The research is based on five studies, differing by evidence, as follows: one theoretical, three qualitative in the setting of small and medium-sized enterprises (SMEs), and one quantitative at a large company. Based on the findings presented in the six appended papers, the results show that empirically and conceptually, workers have been overlooked or given a passive role in the MS formation. Empirically, it is seen that workers and managers do not have a shared understanding of the underlying reasons for strategic priorities; hence, the level of strategic consensus is low. Furthermore, the level of strategic consensus varies among the different MS dimensions depending on their organisational level. Moreover, the empirical findings reveal that internal contextual factors influence the individuals’ perceptions of the MS and the possibilities for strategic consensus. Regarding the external context, the results show that major customers’ strategies influence the subcontractor SMEs’ MS formation. The usage of means of communication in the operations function has also shown to be of importance for how the MS is perceived. Conceptually, the findings indicate that the MS literature tends to treat individuals in the operations function in a deterministic manner; individuals on the shop floor are regarded as manufacturing resources. To ensure a successful MS formation process, where the patterns of the decisions made by the individuals in the operations function forms the MS, the view on human nature within the MS requires a more voluntaristic approach. This research suggests to view the MS formation as an iterative “patterning process” which builds on a reciprocal relationship between workers and managers. The introduction of the patterning process contributes to the research on MS formation by explaining the perception range within the hierarchical levels, by re-defining the hierarchical levels included in the MS formation and by detailing the activities in the MS formation.

Role of substrate quality on the performance of semipolar (11 2 - 2) InGaN light-emitting diodes

We compare the optical properties and device performance of unpackaged InGaN/GaN multiple-quantum-well light-emitting diodes (LEDs) emitting at ∼430 nm grown simultaneously on a high-cost small-size bulk semipolar (11 2 - 2) GaN substrate (Bulk-GaN) and a low-cost large-size (11 2 - 2) GaN template created on patterned (10 1 - 2) r-plane sapphire substrate (PSS-GaN). The Bulk-GaN substrate has the threading dislocation density (TDD) of ∼ and basal-plane stacking fault (BSF) density of 0 cm-1, while the PSS-GaN substrate has the TDD of ∼2 × 108cm-2 and BSF density of ∼1 × 103cm-1. Despite an enhanced light extraction efficiency, the LED grown on PSS-GaN has two-times lower internal quantum efficiency than the LED grown on Bulk-GaN as determined by photoluminescence measurements. The LED grown on PSS-GaN substrate also has about two-times lower output power compared to the LED grown on Bulk-GaN substrate. This lower output power was attributed to the higher TDD and BSF density.

Sensibilidade à mudança de trajetória de deformação no aço TWIP980

Resultante dos avanços tecnológicos, conseguiu-se obter um aço que elimina o paradigma de se aliar alta ductilidade e resistência mecânica. Assim foi desenvolvido durante a última década o aço TWIP, deformação induzida por maclação, tendo como principal mecanismo de deformação a maclação. Este presente trabalho teve como principal objetivo caraterizar o aço TWIP980 em três temáticas diferentes: química, mecânica e microestrutura. Na primeira temática, a química, esta teve como objetivo encontrar a designação do aço TWIP em estudo. Sendo apenas conhecida a direção de laminação, RD, e a empresa que forneceu as chapas, a POSCO, o objetivo era obter a sua designação. Através da comparação das curvas de tração encontradas para o material em estudo, e conjuntamente, com as diversas curvas de tração de vários aços TWIP da empresa POSCO, realizou-se a comparação. Visto ter-se ficado reduzido a dois possíveis aços TWIP, foi através de uma análise à composição química, EDS - Espectroscopia da energia dispersa por raios-X, que se concluiu que o aço em estudo era o TWIP980. Na caraterização mecânica, e através de ensaios de tração, foram estudadas propriedades como: o módulo de elasticidade, tensão limite elástico, ductilidade, anisotropia, coeficiente de encruamento e Poisson. Estas propriedades foram estudas para três mudanças na trajetória de deformação e quatro pré-deformações em estudo. Assim estudou-se a alteração de trajetória para os ângulos a 0º, 45º e 90º em relação a RD, para as deformações de engenharia de 0%, 10%, 20% e 30%. Por último, na análise à microestrutura, esta teve como objetivo obter valores para o tamanho de grão e de macla bem como as suas orientações cristalográficas. Também a densidade de deslocações e maclação para cada uma das 4 pré-deformações esteve em estudo. Estes parâmetros foram obtidos através de microscopia ótica, eletrónica de varrimento, MEV e eletrónica de transmissão, MET.