Lernen Sie neben Vorlesung, Seminar und Praktikum die andere Seite der Wissenschaft kennen. In der Bachelorarbeit ist Ihre Eigenständigkeit, Ideenreichtum und die Fähigkeit der praktischen Umsetzung gefragt. Bachelorarbeiten sind an unsere aktuelle Forschung gekoppelt und können derzeit zu den folgenden Themen begonnen werden:
Mechanische Eigenschaften von Closo-Boran-Ionenkristallen. Closo-Borane sind besonders stabile, käfigartige (Ikosaeder) Bor-Wasserstoff-Moleküle. Ihre quasi-kugelförmige Gestalt lässt sie in Materialstrukturen wie sehr große Atome agieren. So ist zum Beispiel (B12H12)2- ein besonders stabiles Anion, welches zusammen mit einem Kation (z.B. Cs-) einen stabilen Ionenkristall bildet. Diese Materialien werden in der AG Prof. Schleid (Anorganische Chemie) hergestellt. Wir interessieren uns für ihre plastischen Eigenschaften. Gibt es in diesen Materialien aus sehr großen „Atomen“ sogar Versetzungen? Können wir aus Submillimeter kleinen Pulverteilchen eine Spannungs-Dehnungskurve aufnehmen? Die Proben werden mit einem fokussierten Ionenstrahl geschnitten, mittels eines Nano-Manipulators verformt und mit einem Nanokraftsensor vermessen. (Betreuer: Efi Hadjixenophontos, Guido Schmitz, Thomas Schleid)
Stabilität von nanokristallinen Cr(Fe) Legierungen. Nanokristalline Materialien haben vielversprechende mechanische Eigenschaften (Kombination von hoher Festigkeit und Duktilität). Leider wachsen die Körner bei Erwärmung. In Computersimulationen konnten wir zeigen, dass Fe in Cr ganz außergewöhnliche Eigenschaften haben sollte: Es senkt die Korngrenzenergie Cr sehr weit ab, die Triebkraft für Kornwachstum würde dann verschwinden. Diese Vorhersage soll experimentell überprüft werden. Cr(Fe)-Legierungen mit relativ hohen Fe-Gehalten werden durch Sputterdeposition abgeschieden und ihre Korngröße mittels Röntgendiffraktometrie als Funktion der Auslagerungsbedingungen bestimmt. Der Vergleich von reinem Cr und Cr(Fe) Legierungen soll den bemerkenswerten Effekt herausarbeiten. (Betreuer: Sebastian Eich/Gabor Csiszar)
Na0.74CoO2 als Dünnschichtelektrode für zukünftige Natriumbatterien. Das limitiertes Vorkommen von Li machen Na-Batterien interessant. Wir wollen die Technologie für eine Festkörper Na-Batterie entwickeln. Wir starten mit dem Natriumgegenstück zur bekannten LiCoO2 Kathode, nämlich Na0.74CoO2. Zunächst wird ein Sputtertarget durch Mischen, Pressen und Sintern von CoCO3 and Na2CO3 Pulvern hergestellt. Mit Hilfe dieses Targets werden dünne Schichten durch Ionenstrahlsputtern auf geeignete Stromsammler aufgetragen (100-400 nm Dicke) und anschließend elektrochemisch hinsichtlich ihrer Batterieeigenschaften charakterisiert. Die Depositionsbedingungen (Temperatur, Sauerstoffgehalt, Depositionsrate) und Targetzusammensetzung werden optimiert um möglichst gute Schichteigenschaften zu erhalten. Die Mikrostruktur wird mittels Transmissionselektronenmikroskopie untersucht. (Betreuer: Yug Joshi/Guido Schmitz)
Lötverbindung von Silizium. Löten ist eine etabliertes Verfahren zur Verbindung von Metallen. Es wird in der Mikroelektronik zur Kontaktierung von Komponenten vielfach eingesetzt. Eine Lötverbindung von Si-Chips ohne vorherige Metallisierung ist aber bisher unmöglich. In einer vorangegangenen Bachelorarbeit haben wir einen geheimnisvollen, sehr nützlichen Effekt aufgedeckt: Wird Sn-Lot durch Spuren von FeCr verunreinigt, haftet das Lot erstaunlicherweise auf Si. Jetzt soll durch mechanische und elastische Messungen geprüft werden, in wieweit diese Lötverbindungen praktisch einsetzbar sind. Natürlich werden wir auch daran arbeiten den Mechanismus aufzudecken (Betreuer: Samuel Griffith / Guido Schmitz)
Zusammenhang zwischen Oberflächenrauigkeit und Benetzung. Die Benetzung mit flüssigen Loten ist eine Voraussetzung für zuverlässige Lötverbindungen. Dabei wird der Benetzungswinkel oft als ein Maß herangezogen für die chemische Wechselwirkung zwischen Basismetallisierung und Lotmetall. Aber wie hängt dieser Winkel zusätzlich von der Oberflächenqualität der Metallisierung ab? Substrate werden in unterschiedlicher Rauigkeit aus Cu oder Ni hergestellt, mit Weißlichtinterferometrie vermessen und anschließend mit SnAg Loten benetzt. Der Benetzungswinkel wird lichtmikroskopisch vermessen. Ziel ist es, die Korrelation zwischen Benetzungswinkel und geometrischen Parametern der Rauigkeit quantitativ zu bestimmen. (Betreuer: Samuel Griffith /Guido Schmitz)
Metall-Halbleiterkontakte: Einfluss der Abscheidungsreihenfolge auf die Keimbildung von Cu3Ge. Das Germanid Cu3Ge ist sehr interessant als elektrischer Kontakt in zukünftiger Germanium Halbleiterelektronik. In vergleichbaren Silizium-Metallreaktionen hatten wir festgestellt, dass die Kinetik der Keimbildung von der Abscheidungsreihenfolge (Cu/Si) oder (Si/Cu) abhängt. Jetzt soll geprüft werden, ob ein ähnlicher Effekt bei der Reaktion mit Germanium auftritt. Cu/Ge und Ge/Cu Doppelschichten werden durch Sputterdeposition hergestellt und die Phasentransformationsgeschwindigkeit mittels in-situ Röntgendiffraktometrie gemessen. (Betreuer: Efi Hadjixenophontos)
Einfluss der Gitterfehlpassung auf die Korngrenz-Formationsenergie. Wir haben in der Vergangenheit bereits die Korngrenzen in FeCr Legierungen simuliert. Um eine exakte quantitative Auswertung der Korngrenz-Thermodynamik durchzuführen, sollen jetzt elastische Effekte aufgrund der unterschiedlichen Größe von Fe und Cr Atomen berücksichtigt werden. In der atomistischen Studie im Fe-Cr-System sollen verschiedene symmetrische Kippkorngrenzen untersucht werden. Bereits vorhandene Steuerskripte für das Molekulardynamik-Programm sollen in eine kürzlich entwickelte Python-Schnittstelle transferiert werden. Ein Vergleich mit vorhandenen Ergebnissen für andere binäre System soll den Einfluss der Gitterfehlpassung verdeutlichen. (Betreuer: Sebastian Eich)
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