Statistische Interpretation von Korngrenzsegregationsbreiten. Es ist eine wohlbekannte Beobachtung, dass sich in einem binären System die Fremdatome bevorzugt in den Korngrenzen ansammeln, um die Freie Energie des Gesamtsystems zu reduzieren. Nun soll die genaue räumliche Verteilung mittels atomistischer Simulationen (Molekulardynamik) untersucht werden. Dazu werden Kerndichteschätzer verwendet, um aus den diskreten Atompositionen die kontinuierliche Verteilungsfunktion über die Korngrenze hinweg zu bestimmen. Damit kann dann die Verteilung exakt über ihre Momente charakterisiert werden. Der Einfluss der Bandbreite der Kerndichteschätzer soll für verschiedene Systeme und Temperaturen über den gesamten Zusammensetzungsbereich untersucht werden. (Betreuer: Dr. Sebastian Eich)

Li₃OCl: Optimierung der Transferzahl eines Festkörper-Ionenleiters. Li₃OCl ist ein sehr interessanter neuer Festkörperelektrolyt für Lithium-Ionen-Batterien mit einer sehr hohen Leitfähigkeit für Li Ionen. Leider erschwert die Empfindlichkeit gegenüber Feuchtigkeit seine Verwendung. Das Projekt soll die Möglichkeit der Sputterdeposition unter Hochvakuumbedingungen untersuchen und durch geeignete Sputterbe­dingungen möglichst hohe ionische, aber niedrige elektronische Leitfähigkeit erreichen. Falls erforderlich wird eine Schleusenkammer entworfen, um die Proben aus der Sputterkammer in die Glovebox zu transferieren. (Betreuer: Yug Joshi, Prof. Dr. Guido Schmitz)

(1-x)·LiMn₂O₄+ x·LiMn_1.5Ni_0.5O₄: Variation der optischen Eigenschaften durch Modifikation des Ni Gehalts. Das Batteriekathodenmaterial LiMn₂O₄ ändert seine optischen Eigenschaften bei Einbau von Lithium. Der Effekt beruht auf dem zusätzlichen Einbau von Elektronen in die Bandstruktur. Als Alternative könnte der Elektronengehalt auch durch Doping erreicht werden, welches durch Zulegierung von Ni erreicht werden soll. Ziel des Projektes ist Oxid-Legierungen verschiedenen Zusammensetzung zu sputtern und den Einfluss den Transmissions- oder Reflektionskoeffizient zu bestimmen.  EDX wird eingesetzt um die Zusammen­setzung der hergestellten Schichten zu prüfen. Auch soll der zusätzliche Einfluss der Li-Interkalation auf die optischen Eigenschaften bestimmt werden. (Betreuer: Yug Joshi, Prof. Dr. Guido Schmitz)

Erhöhung der Speicherfähigkeit von Li₄Ti₅O₁₂: In einer vorangegangenen Bachelor-Arbeit konnten wir zeigen, dass die Batteriekathode LiMn2O4 durch Zulegierung von Li₂O erheblich bessere Speicherdichte und Zyklenstabilität erhält. Jetzt soll das gleiche Prinzip an dem Anodenmaterial Li₄Ti₅O₁₂ untersucht werden. Das Projekt soll Mischschichten aus Li₄Ti₅O₁₂+Li₂O herstellen. Die Struktur wird durch Röntgendiffraktometrie bestimmt und ihre chemische Zusammensetzung mittels EDX. Bei schnellem Erfolg werden in einer Fortführung der Arbeit die elektrochemischen Eigenschaften des Materials (Speicherfähigkeit) untersucht. (Betreuung Yug Joshi, Prof. Dr. Guido Schmitz)

In-situ Beobachtung der Wasserstoffspeicherung in Ti-Schichten: Kürzlich wurde am Lehrstuhl ein Röntgendiffraktometer durch eine Reaktionszelle erweitert. Die Bachelorarbeit soll mit dieser Zelle die Hydridbildung von Ti zu TiH₂ in-situ beobachten. Es werden dünne Schichten von Ti gesputtert und dann unter Wasserstoffdruck und Temperatur beladen. Ziel ist es während dieses Prozesses neue Gitterreflexe zu beobachten und mit Hilfe dieser den Reaktionsfortschritt zu messen. (Betreuer: Dr. Gábor Csiszár, Prof. Dr. 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 / Prof. Dr. Guido Schmitz)

Einfluss der Substrat Mikrostruktur auf die Benetzung durch Weichlote. In einer vorherigen Arbeit konnten wir zeigen, dass die Benetzungswinkel an der Tripellinie zwischen flüssigem Lot und Substrat von der Strukturbreite abhängt. Dieser erstaunliche Effekt wird derzeit mit der Rauigkeit des Substrats begründet. Zur Prüfung soll die Bachelorarbeit nanokristalline Cu Substrate durch Elektrodeposition herstellen, dabei die Korngröße über die Wahl der Abscheidungsparameter variieren und den Einfluss der Korngröße Benetzungswinkel bestimmen. (Betreuer Samuel Griffith / Prof. Dr. Guido Schmitz)

Aufbau eines Plunge-Freezers zur extrem schnellen Abkühlung biologischer Proben. Biologische Materialien enthalten in der Regel Wasser. Um sie in einer UHV (Ultra-Hoch- Vakuum) Anlage zu analysieren, müssen diese eingefroren werden. Bei zu geringen Abkühlraten kristallisiert das Wasser. Die damit verbundene Volumenausdehnung verändert oder zerstört das Material. Die Präparation von biologischen Proben für die Atomsondentomographie stellt deshalb eine besondere Herausforderung dar. Es müssen Flüssigkeitstropfen von wenigen hundert Nanometern auf einem metallischen Pfosten von wenigen Mikrometern Durchmesser in sehr kurzer Zeit eingefroren werden. Es soll dazu eine spezielle Vorrichtung entwickelt werden, die es erlaubt Wasser und andere organische Lösungen zu vitrifizieren. Zunächst soll Wasser in seinem amorphen Zustand erzeugt und atomar mit Hilfe der Atomsonden­tomographie gemessen werden. Bei Erfolg, werden komplexere Lösungen aus Virushüllen, Proteinen und Zellmembranen erzeugt. (Betreuer: Dr. Patrick Stender)

3D Fast Fourier Analyse von Atomsondendaten. Atomsondenmessungen enthalten mehrere Millionen gemessene Atome. Diese werden durch Algorithmen zu einem 3D Volumen rekonstruiert. Dabei können chemische und strukturelle Informationen mit atomarer Auflösung gewonnen werden. Um jedoch die Rekonstruktionsparameter ausreichend gut anpassen zu können, müssen Gitterebenen und deren Abstand identifiziert und iterativ angepasst werden. Es soll ein Modul zur Fast-Fourier-Transformation (3D FFT) entwickelt und in den Rekonstruktionsprozess eingearbeitet werden, um die rekonstruierten 3D Volumina zu optimieren und den Rekonstruktionsprozess zu automatisieren. (Betreuer: Dr. Patrick Stender)