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Einfluss optischer Strahlung auf nanokristalline keramische Funktionsschichten für Gassensorik und Energiewandlung

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Schlesier, Kira:
Einfluss optischer Strahlung auf nanokristalline keramische Funktionsschichten für Gassensorik und Energiewandlung.
Bayreuth , 2020
(Master's, 2020, Universität Bayreuth, Fakultät für Ingenieurwissenschaften, Lehrstuhl für Funktionsmaterialien)

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Die neuartige aerosolbasierte Kaltabscheidung (engl. Powder Aerosol Deposition, kurz PAD) ermöglicht die Herstellung von dichten nanokristallinen keramischen Schichten im µm-Bereich bei Raumtemperatur. Prozessbedingt treten aufgrund des Schichtbildungsmechanismus, der sog. Raumtemperatur-Aufprallverfestigung (engl. Room Temperature Impact Consolidation, kurz RTIC), hohe Spannungen und Gitterdeformationen in den abgeschiedenen Schichten auf. So wird u.a. die Mobilität der freien Ladungsträger in Funktionsschichten signifikant reduziert, woraus sich eine verminderte elektrische Leitfähigkeit der Schicht im abgeschiedenen Zustand im Vergleich zu gesinterten Bulkwerkstoffen ergibt. Nach dem derzeitigen Stand der Technik werden diese mechanischen Schichtspannungen entweder durch eine thermische Nachbehandlung im Ofen oder mittels eines Lasers reduziert und so nahezu die Bulkeigenschaften der Funktionsschichten wiederhergestellt.Ziel dieser Arbeit war die Reduktion der Nachbehandlungsdauer und -temperatur von unterschiedlichen Funktionsschichten durch die Verwendung von Hochleistungsleuchtdioden. Dazu wurden thermoelektrische CuFe0,98Sn0,02O2-Schichten, sauerstoffsensitive Ba0,69Al0,01Ta0,3O3-δ-Schichten und Festelektrolytschichten auf Basis von Li7La3Zr2O12 für künftige Lithium-Akkumulatoren mittels PAD hergestellt und mit drei Hochleistungsdioden (LED) unterschiedlicher Wellenlänge im optischen Bereich bestrahlt. Durch die Arbeit konnten insbesondere der Einfluss der LED-Emissionswellenlänge, der Bestrahlungsdauer, der Betriebsart, der Intensität und der Atmosphäre auf die unterschiedlichen Funktionsschichten ermittelt werden. Bei einer geeigneten Wahl der Parameter ist es so nun möglich, die Leitfähigkeit der PAD-Schichten um bis zu zwei Dekaden in weniger als 60 Sekunden gezielt zu steigern und nahezu die Bulkeigenschaften der Schichten wiederherzustellen.

Further data

Item Type: Master's, Magister, Diploma, or Admission thesis (Master's)
Institutions of the University: Faculties > Faculty of Engineering Science
Faculties > Faculty of Engineering Science > Chair Functional Materials > Chair Functional Materials - Univ.-Prof. Dr.-Ing. Ralf Moos
Profile Fields > Advanced Fields > Advanced Materials
Research Institutions > Research Centres > Bayreuth Center for Material Science and Engineering - BayMAT
Result of work at the UBT: Yes
DDC Subjects: 600 Technology, medicine, applied sciences > 620 Engineering
Date Deposited: 16 Nov 2020 08:17
Last Modified: 16 Nov 2020 08:17
URI: https://eref.uni-bayreuth.de/id/eprint/59784