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Esau, Johannes:
Optimierung eines Messplatzes zur elektrischen Charakterisierung von Materialien für die Energiewende.
Bayreuth
,
2024
(
Bachelorarbeit,
2024
, Universität Bayreuth / Lehrstuhl Funktionsmaterialien)
Abstract
Die Materialforschung und -entwicklung erfährt derzeit eine Aufwertung, da sie von globalen Ressourcenengpässen und geopolitischen Konflikten um Rohstoffe sowie von einem gesteigerten Interesse an Umweltschutz und der Forderung nach erhöhter Energieeffizienz geprägt ist. Im Bereich der elektrischen Materialcharakterisierung sind unter anderem die elektrische Leitfähigkeit, die Hall-Konstante und der Seebeck-Koeffizient von wichtiger Bedeutung. Im Rahmen der Bachelorarbeit wurde ein Messplatz optimiert, welcher zur elektrischen Materialcharakterisierung für Temperaturen bis 600°C eingesetzt wird. Die Validierung des Aufbaus erfolgte anhand einiger Proben, deren Auswahl nach bestimmten Kriterien erfolgte. Als Referenzmaterial für die Bestimmung der elektrischen Leitfähigkeit wurde eine Gold-Probe verwendet, die im Aufdampfverfahren hergestellt wurde. Im Falle eines n-dotierten Silizium-Wafers wurde die Ladungsträgerdichte aus der gemessenen Hall-Konstante berechnet. Des Weiteren wurden der Seebeck-Koeffizient sowie die elektrische Leitfähigkeit bei dem für thermoelektrische Generatoren wichtigen Material Calciumcobaltit (Ca3Co4O9) sowie bei einer MAX-Phase (Ti2AlC) gemessen. Es erfolgten temperaturabhängige Messreihen der vier genannten Proben, die sowohl vor und als auch nach der Optimierung des Messplatzes durchgeführt wurden, um eine entsprechende Vergleichbarkeit zu gewährleisten. Während der Inbetriebnahme des Messplatzes sowie bei den ersten Messungen wurden Schwachstellen identifiziert, die im weiteren Verlauf behoben wurden. Zu den Optimierungen zählte u.a. die Programmierung einer auf aktuelle Betriebssysteme angepasste Messsoftware mittels Python. Die Programmierung beinhaltete die Fusionierung der drei verschiedenen Messkonzepte in einem Programm, wodurch die Bedienbarkeit verbessert werden konnte. Zur Verringerung äußerer Störeinflüsse wurden die wichtigsten Messleitungen mit einer Schirmung versehen und die Messinstrumente zusätzlich geerdet. Weitere Optimierungen beinhalteten die Isolierung der Thermoelemente, sowie die Erneuerung der Relais-Schaltung für die Van-der-Pauw-Messmethode. Die implementierten Optimierungen zeigten einen positiven Einfluss auf die Ergebnisse der anschließenden Messungen. Durch die neue Software wurden die Handhabung und die Benutzerfreundlichkeit deutlich gesteigert. Das optimierte Kabelmanagement führte zu einer Verringerung des Signalrauschens und damit zu einer Verbesserung der Ergebnisse im Vergleich zu den vorangegangenen Messungen. Im Anschluss erfolgte eine Bewertung der Elektrodenvariationen hinsichtlich ihrer Eignung für das untersuchte Sensorprinzip.
Weitere Angaben
| Publikationsform: | Bachelorarbeit |
|---|---|
| Institutionen der Universität: | Fakultäten > Fakultät für Ingenieurwissenschaften Fakultäten > Fakultät für Ingenieurwissenschaften > Lehrstuhl Funktionsmaterialien > Lehrstuhl Funktionsmaterialien - Univ.-Prof. Dr.-Ing. Ralf Moos Profilfelder > Advanced Fields > Neue Materialien Forschungseinrichtungen > Zentrale wissenschaftliche Einrichtungen > Bayreuther Materialzentrum - BayMAT |
| Titel an der UBT entstanden: | Ja |
| Themengebiete aus DDC: | 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften |
| Eingestellt am: | 05 Dec 2024 08:19 |
| Letzte Änderung: | 05 Dec 2024 08:19 |
| URI: | https://eref.uni-bayreuth.de/id/eprint/91336 |