Interfacial interactions, charge transport and growth phenomena in Organic Field Effect Transistors

Organic electronics is an emerging field with a vast number of applications having high potential for commercial success. Although an enormous progress has been made in this research area, many organic electronic applications such as organic opto-electronic devices, organic field effect transistors and organic bioelectronic devices still require further optimization to fulfill the requirements for successful commercialization. The main bottle neck that hinders large scale production of these devices is their performances and stability. The performance of the organic devices largely depends on the charge transport processes occurring at the interfaces of various material that it is composed of. As a result, the key ingredient needed for a successful improvement in the performance and stability of organic electronic devices is an in-depth knowledge of the interfacial interactions and the charge transport phenomena taking place at different interfaces. The aim of this thesis is to address the role of the various interfaces between different material in determining the charge transport properties of organic devices. In this framework, I chose an Organic Field Effect Transistor (OFET) as a model system to carry out this study as it An OFET offers various interfaces that can be investigated as it is made up of stacked layers of various material. In order to probe the intrinsic properties that governs the charge transport, we have to be able to carry out thorough investigation of the interactions taking place down at the accumulation layer thickness. However, since organic materials are highly instable in ambient conditions, it becomes quite impossible to investigate the intrinsic properties of the material without the influence of extrinsic factors like air, moisture and light. For this reason, I have employed a technique called the in situ real-time electrical characterization technique which enables electrical characterization of the OFET during the growth of the semiconductor.

Entwicklung kohärenter Lichtquellen im XUV-Regime

Plasmabasierte Röntgenlaser sind aufgrund ihrer kurzen Wellenlänge und schma-rnlen spektralen Bandbreite attraktive Diagnose-Instrumente in einer Vielzahl potentieller Anwendungen, beispielsweise in den Bereichen Spektroskopie, Mikroskopie und EUV-Lithografie. Dennoch sind Röntgenlaser zum heutigen Stand noch nicht sehr weit verbreitet, was vorwiegend auf eine zu geringe Pulsenergie und für manche Anwendungen nicht hinreichende Strahlqualität zurückzuführen ist. In diesem Zusammenhang wurden in den letzten Jahren bedeutende Fortschritte erzielt. Die gleichzeitige Weiterentwicklung von Pumplasersystemen und Pumpmechanismen ermöglichte es, kompakte Röntgenlaserquellen mit bis zu 100 Hz zu betreiben. Um gleichzeitig höhere Pulsenergien, höhere Strahlqualität und volle räumliche Kohärenz zu erhalten, wurden intensive Studien theoretischer und experimenteller Natur durchgeführt. In diesem Kontext wurde in der vorliegenden Arbeit ein experimenteller Aufbau zur Kombination von zwei Röntgenlaser-Targets entwickelt, die sogenannte Butterfly-Konfiguration. Der erste Röntgenlaser wird dabei als sogenannter Seed für das zweite, als Verstärker dienende Röntgenlasermedium verwendet (injection-seeding). Aufrndiese Weise werden störende Effekte vermieden, welche beim Entstehungsprozessrndes Röntgenlasers durch die Verstärkung von spontaner Emission zustande kom-rnmen. Unter Verwendung des ebenfalls an der GSI entwickelten Double-Pulse Gra-rnzing Incidence Pumpschemas ermöglicht das hier vorgestellte Konzept, erstmaligrnbeide Röntgenlasertargets effizient und inklusive Wanderwellenanregung zu pum-rnpen.rnBei einer ersten experimentellen Umsetzung gelang die Erzeugung verstärkter Silber-Röntgenlaserpulse von 1 µJ bei 13.9 nm Wellenlänge. Anhand der gewonnenen Daten erfolgte neben dem Nachweis der Verstärkung die Bestimmung der Lebensdauer der Besetzungsinversion zu 3 ps. In einem Nachfolgeexperiment wurden die Eigenschaften eines Molybdän-Röntgenlaserplasmas näher untersucht. Neben dem bisher an der GSI angewandten Pumpschema kam in dieser Strahlzeit noch eine weitere Technik zum Einsatz, welche auf einem zusätzlichen Pumppuls basierte. In beiden Schemata gelang neben dem Nachweis der Verstärkung die zeitliche und räumliche Charakterisierung des Verstärkermediums. Röntgenlaserpulse mit bis zu 240 nJ bei einer Wellenlänge von 18.9 nm wurden nachgewiesen. Die erreichte Brillanz der verstärkten Pulse lag ca. zwei Größenordnungen über der des ursprünglichen Seeds und mehr als eine Größenordnung über der Brillanz eines Röntgenlasers, dessen Erzeugung auf der Verwendung eines einzelnen Targets basierte. Das in dieser Arbeitrnentwickelte und experimentell verifizierte Konzept birgt somit das Potential, extrem brillante plasmabasierte Röntgenlaser mit vollständiger räumlicher und zeitlicher Kohärenz zu erzeugen.rnDie in dieser Arbeit diskutierten Ergebnisse sind ein wesentlicher Beitrag zu der Entwicklung eines Röntgenlasers, der bei spektroskopischen Untersuchungen von hochgeladenen Schwerionen eingesetzt werden soll. Diese Experimente sind amrnExperimentierspeicherring der GSI und zukünftig auch am High-Energy StoragernRing der FAIR-Anlage vorgesehen.rn

Ruthenium-based light harvesting complexes

Polypyridylkomplexe von Ruthenium(II) besitzen eine Vielzahl von Anwendungen, z. B. in Farbstoff-sensibilisierten Solarzellen und als Photokatalysatoren. [Ru(bpy)3]2+ ist einer der prominentesten Ruthenium(II)-Komplexe und besitzt langlebige angeregte 3MLCT-Zustände mit einer Lebensdauer von 1 µs und einer Lumineszenz-Quantenausbeute von 10%. [Ru(bpy)3]2+ ist chiral und kann Stereoisomere bilden, wenn die Liganden unsymmetrisch substituiert sind oder im Falle von oligonuklearen rac/meso-Komplexen. Bis-tridentate Komplexe wie [Ru(tpy)2]2+ sind achiral und umgehen damit unerwünschte Stereoisomere. [Ru(tpy)2]2+ besitzt jedoch enttäuschende photophysikalische Eigenschaften mit einer 3MLCT-Lebensdauer von nur etwa 0.2 ns und einer Quantenausbeute von ≤ 0.0007%. Die Anbringung von Substituenten an [Ru(tpy)2]2+ sowie die Aufweitung der Liganden-Bisswinkel auf 90° bewirken deutlich verbesserte Eigenschaften der emittierenden 3MLCT-Zustände. rnDieser Strategie folgend wurden in der vorliegenden Arbeit neue bis-tridentate Ruthenium(II)-Komplexe entwickelt, synthetisiert und charakterisiert. Durch Anbringen von Ester-Substituenten und Verwenden von Liganden mit erweiterten Bisswinkeln konnten 3MLCT-Lebensdauern von bis zu 841 ns und Quantenausbeuten von bis zu 1.1% erreicht werden. Die neuen bis-tridentaten Komplexe weisen eine deutlich erhöhte Photostabilität im Vergleich zu tris-bidentatem [Ru(bpy)3]2+ auf. rnDie Komplexe wurden als Emitter in Licht-emittierenden elektrochemischen Zellen eingebaut und zeigen Elektrolumineszenz mit einer tiefroten Farbe, die bis ins NIR reicht. Ebenso wurden die Komplexe als Lichtsammler in Farbstoff-sensibilisierten Solarzellen getestet und erreichen Licht-zu-Energie-Effizienzen von bis zu 0.26%. rnDinukleare, stereochemisch einheitliche Ruthenium(II)-Komplexe wurden oxidiert um die Metall-Metall-Wechselwirkung zwischen Ru(II) und Ru(III) in der einfach oxidierten Spezies zu untersuchen. Die unterschiedlichen Redoxeigenschaften der beiden Rutheniumzentren in den verwendeten dinuklearen Verbindungen führt zu einer valenzlokalisierten Situation in der keine Metall-Metall-Wechselwirkung beobachtet wird. Ebenso wurde die Oxidation eines einkernigen Ruthenium(II)-Komplexes sowie dessen spontane Rückreduktion untersucht.rnEnergietransfersysteme wurden mittels Festphasensynthese hergestellt. Dabei ist ein Bis(terpyridin)ruthenium(II)-Komplex als Energie-Akzeptor über eine unterschiedliche Anzahl an Glycineinheiten mit einem Cumarin-Chromophor als Energie-Donor verknüpft. Bei einer kleinen Zahl an Glycineinheiten (0, 1) findet effektiver Energietransfer vom Cumarin- zum Ruthenium-Chromophor statt, wogegen bei zwei Glycineinheiten ein effektiver Energietransfer verhindert ist.rnLicht-induzierte Ladungstrennung wurde erreicht, indem Bis(terpyridin)ruthenium(II)-Komplexe als Chromophore in einem Donor-Chromophor-Akzeptor-Nanokomposit eingesetzt wurden. Dabei wurde ein Triphenylamin-enthaltendes Blockcopolymer als Elektronendonor und ZnO-Nanostäbchen als Elektronenakzeptor verwendet. Bei Bestrahlung des Chromophors werden Elektronen in die ZnO-Nanostäbchen injiziert und die Elektronenlöcher wandern in das Triphenylamin-enthaltende Blockcopolymer. rnrn

Emissions- und Anregungsspektroskopie einzelner Halbleiternanokristalle bei kryogenen Temperaturen

In den letzten beiden Jahrzehnten hat sich die Synthese und Charakterisierung nanoskopischer Objekte zu einem wichtigen Forschungszweig entwickelt. Insbesondere die Größenabhängigkeit optischer Eigenschaften in Halbleiternanokristallen eröffnet ein weites Feld an Anwendungsmöglichkeiten. Das Verständnis der größenabhängigen elektronischen Struktur derartiger Nanokristalle ist ein interessantes Feld der Grundlagenforschung, da sie den Übergang vom Atom zum makroskopischen Material repräsentieren. Die Einzigartigkeit eines jeden Nanokristalls aufgrund von Inhomogenitäten in Größe, Form und Oberflächenbeschaffenheit erfordert die Untersuchung der elektronischen Struktur mittels der Spektroskopie einzelner Nanokristalle.rnIn der vorliegenden Arbeit wurde die Photolumineszenz-Anregungsspektroskopie einzelner CdSe/ZnS-Nanokristalle bei kryogenen Temperaturen etabliert und für Partikel verschiedener Größen eingesetzt. Hierzu wurde zunächst ein konfokales Mikroskop aufgebaut, das die Spektroskopie einzelner Emitter in einem Temperaturbereich von 1.4 K bis Raumtemperatur ermöglicht. Die zur Anregungsspektroskopie angewendete Methode erlaubte die Untersuchung des vollen Spektralbereichs des 1S3/2-1Se-Exzitons, der sogenannten exzitonischen Feinstruktur. Obwohl es sich bei dem niederenergetischsten Übergang um einen verbotenen Übergang handelt, konnte dieser regelmäßig detektiert werden. Die Energieseparationen der beiden niederenergetischsten Übergänge wurden in guter Übereinstimmung mit den Ergebnissen des etablierten EMA-Modells gefunden. Für die weiteren Übergänge zeigten die Experimente, dass deren Energiedifferenz zum niederenergetischsten Übergang vom EMA-Modell unterschätzt wird. Abschließend wurde die Polarisationsabhängigkeit der Übergänge in verschiedene Zustände der exzitonischen Feinstruktur untersucht, wobei theoretische Vorhersagen der relativen Orientierung der Übergangsdipole der beiden niederenergetischsten Zustände bestätigt werden konnten.rn

Early ship-based upper-air data and comparison with the Twentieth Century

Extension of 3-D atmospheric data products back into the past is desirable for a wide range of applications. Historical upper-air data are important in this endeavour, particularly in the maritime regions of the tropics and the southern hemisphere, where observations are extremely sparse. Here we present newly digitized and re-evaluated early ship-based upper-air data from two cruises: (1) kite and registering balloon profiles from onboard the ship SMS Planet on a cruise from Europe around South Africa and across the Indian Ocean to the western Pacific in 1906/1907, and (2) ship-based radiosonde data from onboard the MS Schwabenland on a cruise from Europe across the Atlantic to Antarctica and back in 1938/1939. We describe the data and provide estimations of the errors. We compare the data with a recent reanalysis (the Twentieth Century Reanalysis Project, 20CR, Compo et al., 2011) that provides global 3-D data back to the 19th century based on an assimilation of surface pressure data only (plus monthly mean sea-surface temperatures). In cruise (1), the agreement is generally good, but large temperature differences appear during a period with a strong inversion. In cruise (2), after a subset of the data are corrected, close agreement between observations and 20CR is found for geopotential height (GPH) and temperature notwithstanding a likely cold bias of 20CR at the tropopause level. Results are considerably worse for relative humidity, which was reportedly inaccurately measured. Note that comparing 20CR, which has limited skill in the tropical regions, with measurements from ships in remote regions made under sometimes difficult conditions can be considered a worst case assessment. In view of that fact, the anomaly correlations for temperature of 0.3–0.6 in the lower troposphere in cruise (1) and of 0.5–0.7 for tropospheric temperature and GPH in cruise (2) are considered as promising results. Moreover, they are consistent with the error estimations. The results suggest room for further improvement of data products in remote regions.

Acute health problems in African refugees: ten years' experience in a Swiss emergency department

Over the last two decades, the total number of applications from Africans for asylum in the countries of the European Union has increased from 578,000 to more than 2.9 million. About 20 % (7,196/36,100) of the asylum seekers in Switzerland originate from Africa. The disease profile of African asylum seekers is remarkably different from that of the native population in the country of application. We have therefore conducted an analysis of African asylum seekers presenting themselves to our emergency department.

Robotics in ear, nose and throat (ENT) surgery

The three main classes of robotics in ear, nose and throat (ENT) surgery (telemanipulation, image-guided functional servoing, and computer numerical control) are discussed and important examples of applications are described to show both technological and clinical developments. As access to many anatomical features of the head requires very small and compact tools to accurately perform procedures, examples are give in ear surgery where manipulation of the minute ossicles requires fine, dexterous movements.

Optimized spectrally selective steady-state free precession sequences for cartilage imaging at ultra-high fields

OBJECT: Fat suppressed 3D steady-state free precession (SSFP) sequences are of special interest in cartilage imaging due to their short repetition time in combination with high signal-to-noise ratio. At low-to-high fields (1.5-3.0 T), spectral spatial (spsp) radio frequency (RF) pulses perform superiorly over conventional saturation of the fat signal (FATSAT pulses). However, ultra-high fields (7.0 T and more) may offer alternative fat suppression techniques as a result of the increased chemical shift. MATERIALS AND METHODS: Application of a single, frequency selective, RF pulse is compared to spsp excitation for water (or fat) selective imaging at 7.0 T. RESULTS: For SSFP, application of a single frequency selective RF pulse for selective water or fat excitation performs beneficially over the commonly applied spsp RF pulses. In addition to the overall improved fat suppression, the application of single RF pulses leads to decreased power depositions, still representing one of the major restrictions in the design and application of many pulse sequences at ultra-high fields. CONCLUSION: The ease of applicability and implementation of single frequency selective RF pulses at ultra-high-fields might be of great benefit for a vast number of applications where fat suppression is desirable or fat-water separation is needed for quantification purposes.

Model-Centric, Context-Aware Software Adaptation

Software must be constantly adapted to changing requirements. The time scale, abstraction level and granularity of adaptations may vary from short-term, fine-grained adaptation to long-term, coarse-grained evolution. Fine-grained, dynamic and context-dependent adaptations can be particularly difficult to realize in long-lived, large-scale software systems. We argue that, in order to effectively and efficiently deploy such changes, adaptive applications must be built on an infrastructure that is not just model-driven, but is both model-centric and context-aware. Specifically, this means that high-level, causally-connected models of the application and the software infrastructure itself should be available at run-time, and that changes may need to be scoped to the run-time execution context. We first review the dimensions of software adaptation and evolution, and then we show how model-centric design can address the adaptation needs of a variety of applications that span these dimensions. We demonstrate through concrete examples how model-centric and context-aware designs work at the level of application interface, programming language and runtime. We then propose a research agenda for a model-centric development environment that supports dynamic software adaptation and evolution.

Playing with the Real World

In this paper we provide a framework that enables the rapid development of applications using non-standard input devices. Flash is chosen as programming language since it can be used for quickly assembling applications. We overcome the difficulties of Flash to access external devices by introducing a very generic concept: The state information generated by input devices is transferred to a PC where a program collects them, interprets them and makes them available on a web server. Application developers can now integrate a Flash component that accesses the data stored in XML format and directly use it in their application.

DMG-Lib - The Digital Mechanism and Gear Library

Motion systems are important parts of technical products. Those are mostly composed of mechanisms and gears. Today mechanism and gear technology is essential for the whole industry and it will become even more important due to the introduction of new technologies and respective new fields of applications.

Entwicklung textiler Maschinenelemente für den Einsatz in Windkraftanlagen und Seilwinden

Es sollen hochfeste, gewichtreduzierte Zug- und Tragmittel aus hochmodularen (HM) und hochfesten (HT) Fasern validiert und dabei sowohl runde als auch flache, riemenartige Strukturen untersucht werden. Dadurch sind effizientere Fördersysteme und die Überwindung technischer Grenzen möglich. Darüber hinaus soll das Hauptkriterium für ein breites Anwendungsspektrum geschaffen werden: ein anerkanntes, zerstörungsfreies Prüfverfahren, mit dem der Austausch- bzw. Wartungszeitpunkt des textilen Tragmittels bestimmt werden kann. Können die o. g. Punkte erfolgreich bearbeitet werden, erfolgt eine Ausdehnung der textilen Strukturen in den Bereich kraftübertragender Maschinenelemente. Anhand von Feldversuchen in fördertechnischen Anlagen im Bergbau/ Intralogistik soll erstmals der vollständige Nachweis geführt werden, dass derartige textile Strukturen in technischen Anwendungen eingesetzt werden können. Der Nachweis umfasst die Validierung einer Vielzahl von Einzelschwerpunkten wie die Entwicklung einer Endlos-Herstellungstechnologie bzw. Endverbindung, die Tragmitteldimensionierung, die Erbringung von Festigkeitsnachweisen, die Erarbeitung von Vorschriften und die Erprobung der Verfahren zur Zustandsüberwachung.

Multimorbidity in adult asylum seekers: a first overview

PRINCIPALS Over the last two decades, the total annual number of applications for asylum in the countries of the European Union has increased from 15,000 to more than 300,000 people. The aim of this study was to give a first overview on multimorbidity of adult asylum seekers. METHODS Our retrospective Swiss single center data analysis examined multimorbidity of adult asylums seekers admitted to our ED between 1 January 2000 and 31 December 2012. RESULTS A total of 3170 patients were eligible for the study; they were predominantly male (2392 male, 75.5% versus 778 female, 24.5). The median age of the patients was 28 years (range 28-82). The most common region of origin was Africa (1544, 48.7%), followed by the Middle East (736, 23.6%). 2144 (67.6%) of all patients were not multimorbid. A total of 1183 (37.7%) of our patients were multimorbid. The mean Charlson comorbidity index was 0.25 (SD 1.1, range 0-12). 634 (20%) of all patients sufferem from psychiatric diseases, followed by chronic medical conditions (12.6%, 399) and infectious diseases (4.7%, 150). Overall, 11% (349) of our patients presented as a direct consequence of prior violence. Patients from Sri Lanka/India most often suffered from addictions problems (50/240, 20.8%, p<0.0001). Infectious diseases were most frequent in patients from Africa (6.6%), followed by the Balkans and Eastern Europe/Russia (each 3.8%). CONCLUSION The health care problems of asylum seekers are manifold. More than 60% of the study population assessed in our study did not suffer from more than one disease. Nevertheless a significant percentage of asylum seekers is multimorbid and exhibits underlying psychiatric, infectious or chronic medical conditions despite their young age.

Radiometric Method for Emissivity Retrieval in High Reflective Materials

High reflective materials in the microwave region play a very important role in the realization of antenna reflectors for a broad range of applications, including radiometry. These reflectors have a characteristic emissivity which needs to be characterized accurately in order to perform a correct radiometric calibration of the instrument. Such a characterization can be performed by using open resonators, waveguide cavities or by radiometric measurements. The latter consists of comparative radiometric observations of absorbers, reference mirrors and the sample under test, or using the cold sky radiation as a direct reference source. While the first two mentioned techniques are suitable for the characterization of metal plates and mirrors, the latter has the advantages to be also applicable to soft materials. This paper describes how, through this radiometric techniques, it is possible to characterize the emissivity of the sample relative to a reference mirror and how to characterize the absolute emissivity of the latter by performing measurements at different incident angles. The results presented in this paper are based on our investigations on emissivity of a multilayer insulation material (MLI) for space mission, at the frequencies of 22 and 90 GHz.

Scintillation crystal including a rare earth halide, and a radiation detection apparatus including the scintillation crystal.

A scintillation crystal can include Ln(1-y)REyX3, wherein Ln represents a rare earth element, RE represents a different rare earth element, y has a value at 0-1, and X represents a halogen. In an embodiment, the scintillation crystal is doped with a Group 1 element, a Group 2 element, or a mixt. thereof, and the scintillation crystal is formed from a melt having a concn. of such elements or mixt. thereof of at least ∼0.02%. In another embodiment, the scintillation crystal can have unexpectedly improved proportionality and unexpectedly improved energy resoln. properties. In a further embodiment, a radiation detection app. can include the scintillation crystal, a photosensor, and an electronics device. Such a radiation detection app. can be useful in a variety of applications.