Jacobi, Moritz Hermann von 1801-1874; Parrot, Georg Friedrich 1767-1852; Lenz, Heinrich 1804-1865; Elektromagnetismus; Elektrotechnik; Physik; Physiker; Sankt Petersburg; Biografie; Hochschulschrift; Jacobi, Moritz Hermann von 1801-1874; Akademie der Wissenschaften; Geschichte
Schriften des Bundesinstituts für Ostdeutsche Kultur und Geschichte
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Untersucht werden reversible Relaxationsphänomene mit großen Relaxationszeiten (einige Stunden bei 300K) im elektrischen Transport von p-leitenden CIGS-Schichten und ZnO/CdS/CIGS-Solarzellen. Ein wichtiger Effekt ist die Voc-Relaxation der Zellen, d.h. der langsame Anstieg der Leerlaufspannung (Voc) unter konstanter Beleuchtung. Die Phänomene werden auf eine gemeinsame Ursache zurückgeführt, nämlich eine große Gitterrelaxation im CIGS, die zum persistenten Einfang von Überschusselektronen führt. In den Schichten führt dies zu persistenter Photoleitung. In der Raumladungszone (RLZ) der Zellen stellen die gefangenen Elektronen eine zusätzliche Raumladung dar. Es wird ein quantitatives Modell entwickelt, das die Konsequenzen einer solchen Zusatzladung auf den elektrischen Transport vorhersagt. Mit diesem Modell wird die Verbindung zwischen den Relaxationsphänomenen quantitativ bestätigt. Außerdem zeigt sich, dass Volumenrekombination in der RLZ der dominante Verlustpfad in den Zellen ist. <dt.>
Reversible relaxation phenomena with large relaxation time (many hours at 300K) in the electronic transport of p-type CIGS thin films and ZnO/CdS/CIGS solar cells are investigated. An important effect is the open circuit voltage relaxation in the solar cells, i.e. the slow increase in the open circuit voltage under constant illumination. The relaxation phenomena are shown to have one common origin, namely a large lattice relaxation in the CIGS which leads to persistent trapping of excess electrons. In thin films this leads to persistent photoconductivity. In the space charge region (SCR) of the solar cells the trapped electrons represent an additional space charge. A quantitative model is developed which describes the impact of such an additional charge on the electronic transport. Using this model the connection between the relaxation phenomena is quantitatively confirmed. Furthermore, it is shown that volume recombination in the SCR is the dominant loss mechanism in the solar cells. <engl.>
In dieser Arbeit wird ein quantitatives Modell der 'effektiven' Signalverarbeitung im auditorischen System entwickelt, das die unterschiedlichen Wahrnehmungsleistungen von Normalhörenden und Innenohrschwerhörenden in psychoakustischen Experimenten beschreibt. Die Auswirkungen der bei Innenohrschwerhörenden verringerten cochleären Kompression wurden in Experimenten zur Lautheitswahrnehmung, zum Zeitauflösungsvermögen und zur Intensitätsdiskrimination untersucht. Zusätzlich wurden die Auswirkungen der im Modell realisierten zeitlichen Analyse innerhalb jeder Frequenzgruppe auf das spektrale Auflösungsvermögen Normalhörender untersucht. Das hier vorgestellte Modell der Signalverarbeitung kann eingesetzt werden, um Auswirkungen unterschiedlicher Schädigungen auf komplexe auditorische Wahrnehmungsleistungen zu untersuchen. Zudem können mit dem Modell Hörgerätealgorithmen für die Entwicklung 'intelligenter' Hörgeräte getestet und optimiert werden. <dt.>
Der Übergang von der laminaren ebenen Couette-Strömung in den Intermittenzbereich wird im Rahmen einer 108-dimensionalen Galerkindarstellung in Orr-Sommerfeld- und Squire-Moden untersucht. Im Reynoldzahlbereich 325<= R <= 350 wird ein deutliches Übergangsverhalten gefunden; des weiteren wird auch die sensitive Abhängigkeit von den Anfangsbedingungen im Intermittenzbereich bestätigt, die kürzlich von Schmiegel und Eckhardt [Phys. Rev. Lett. 79 (1997)] in einem deutlich höherdimensionalen System gefunden wurde. Als Kernpunkt wird die Energietransfererhaltung der nichtlinearen Terme durch eine Renormalisierung der nichtlinearen Koeffizienten des Galerkinsystems erzwungen. Dies hat zur Folge, daß keine unbeschränkten Lösungen mehr auftreten. Überraschend wurden weitere Konsistenzbedingungen in den Termen zweiter Ordnung der zeitlichen Ableitung der kinetischen Energie gefunden. Die Einbeziehung dieser Bedingungen in die Renormalisierung führte zu einer quantitativ guten Erfüllung der Energiebalancen. <dt.>
The transition from laminar plane Couette flow to intermittency is studied within a 108-dimensional Galerkin representation of Orr-Sommerfeld and Squire modes. A distinct transient behaviour is found in the Reynolds number region 325<= R <= 350. The results also confirm the sensitive dependence on initial conditions in the intermittency regime as recently found in a higher-dimensional function space [Schmiegel and Eckhardt, Phys. Rev. Lett. 79 (1997)]. As a crucial point, the conservation of the overall energy transfer rate is rigorously implemented by renormalizing the nonlinear coefficients of the Galerkin system. As a consequence, there are no runaway trajectories in the cut-off system considered. Surprisingly, further consistency conditions were found in the quadratic terms of the time derivative of the kinetic energy. After they have been taken into account by the renormalization, a quantitatively good fulfillment of the energy balances is achieved. <engl.>
Die durch Atom- und Clusterionen mit Anfangsenergien im MeV-Bereich in dünnen Schichten induzierte Lumineszenz wurde untersucht und dabei das Messprinzip des 'single ion hitting single photon counting' eingesetzt. Durch Verwendung von Proben mit Schichtdicken von 50 Nanometern bis ca. 3 Mikrometern war die direkte Bestimmung der Lumineszenz pro Wegstrecke möglich. Die Diskussion der gewonnenen Messdaten wurde durch Modellierungen begleitet, um den 'mikroskopischen Blick' ins Innere der Probe zu erleichtern. Das wichtigste Ergebnis ist, dass die Lumineszenz im Bereich niedriger Energiedichte erzeugt wird und von intakten Molekülen in der Probe stammt. Die durch Clusterionen erzeugte Lumineszenz wird bis zu einer Schichtdicke von ca. 1 Mikrometer sehr stark vom Aufbruch der Clusterionen bestimmt. <dt.>
The luminescence induced in thin layers by atomic and cluster ions having initial energies in the MeV range was investigated by applying the principle of 'single ion hitting single photon counting'. By using samples with layer thicknesses ranging from 50 nanometers to about 3 micrometers the direct determination of the luminescence per unit path length was made possible. The discussion of the data was supported by model calculations to faciliate the 'microscopic view' into the inside of the sample. The most important result is, that the luminescence is produced within the area of low energy density and arises from intact molecules in the sample. The luminescence produced by cluster ions up to a layer thickness of about 1 micrometer is strongly influenced by the breakup of the cluster ions. <engl.>
Im Rahmen dieser Arbeit wurden verschiedene Halbleiter-Elektrolyt-Systeme auf ihre Kinetik beim Ladungstransfer untersucht. An den Kontakten von GaAs, InP und GaInP mit Ferrocen oder Cobaltocen in Acetonitril wurden dabei Elektrochemische Impendanzspektren (EIS) und Intensitätsmodulierte Photostromspektren (IMPS) aufgenommen sowie Strom-Spannungs- und Kapazitätsmessungen durchgeführt. Die Ergebnisse der Messungen widerlegen die Annahme, Metallocene seien nicht-adsorbierende, ideale outer-sphere Redoxsysteme. Es wurde daher ein umfangreiches kinetisches Modell entwickelt, in dem von der Adsorption des Redoxsystems und einem Ladungstransfer über einen Selbstaustauschprozeß ausgegangen wird. Die gute Übereinstimmung der nach diesem Modell erstellten Simulationen mit den Meßergebnissen zeigt, daß das Modell die tatsächlich ablaufenden Prozesse gut beschreibt. Mit den ermittelten quantitativen Werten für die Geschwindigkeitskonstanten des Ladungstransfers besteht zudem die Möglichkeit, verschiedene theoretische Berechnungen der maximalen Werte solcher Geschwindigkeitskonstanten zu überprüfen. <dt.>
In this thesis several semi-conductor electrolyte systems have been examined according to the kinetics of charge transfer. Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) and Intensity Modulated Photocurrent Spectroscopy (IMPS) as well as current-potential and capacitance measurements were applied to the contacts of GaAs, InP and GaInP with ferrocene or cobaltocene in acetonitrile. The assumption that metallocenes are non-adsorbing, ideal outer-sphere redox systems was disproved by the results of the measurements. Therefore an extensive kinetic model was developed which includes the adsorption of the redox system and the charge transfer via a self exchange process. The good correspondence of the simulations based on this model with the results of the measurements shows that the assumed description of the processes at the interface is acceptable. Moreover the quantitative values for the charge transfer velocity constants obtained from these simulations can be used to prove different theoretical calculations concerning the maximal possible values for such velocity constants. <engl.>
Die hydrographischen Bedingungen in Küstenmeeren und küstennahen Gebieten sind in besonderem Maße durch den Anteil an mineralischen Schwebstoffen und gelösten Substanzen bestimmt. Die für den offenen Ozean entwickelten Algorithmen zur Berechnung des Lichtfeldes und der Reflektivität des Wasserkörpers sind in diesen Gebieten nicht mehr gültig. Die Trennung von partikulärem organischem und mineralischem Material ist notwendig, um korrekte Vorhersagen über das vorliegende Lichtfeld zu machen. Die Kenntnis des Lichtfeldes ist eine wesentliche Grundlage, um Daten von Satelliten zu interpretieren. Diese Satelliten, wie zum Beispiel MOS und SeaWiFS, bestimmen die Reflektivität eines Wasserkörpers, sie sollen unter anderem helfen, den CO2 Haushalt des Ozeans zu verstehen. Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung eines Gerätes zur Messung der multispektralen Attenuationskoeffizienten. Die Beziehung zwischen den Meßdaten und den Konzentrationen von Chlorophyll, suspendierten mineralischen Partikeln und Gelbstoff soll quantifiziert werden. Darüberhinaus soll ein Modell erarbeitet werden, mit dem es möglich ist, in Abhängigkeit von den bestimmten Substanzmengen, oder den daraus abgeleiteten optischen Größen, Vorhersagen über das im Wasser vorliegende Lichtfeld zu machen und dieses mit gemessenen Daten zu vergleichen. <dt.>
Hydrographic conditions are often characterised by large amounts of dissolved and particulate matter. These substances influence the optical properties of water, and the radiative transfer in the water column. Attenuation coefficients and fluorescence are optical parameters which depend sensitively on suspended and dissolved substances. Optical in situ instruments allow the measurement of vertical distributions of absorbing, scattering and fluorescent matter in the water column. A high vertical resolution is of interest to characterise the state and dynamics of biological and chemical systems and to validate theoretical results from simulated computations. The role of such quantities as basic parameters for radiative transfer calculations is evident and presented here. Algorithms for a specific evaluation of non-chlorophyllus particles, phytoplankton and yellow substance are developed for attenuation spectra. This calculated data set includes size distributions of mineralic particles and phytoplankton, intracellular chlorophyll content and Gelbstoff concentration. With Mie calculations phase functions for different depths are determined. Combined with the fluorescence information from the same in situ profile radiative transfer calculations are performed. The simulations of the under water light field are compared with data from a multispectral radiometer which is also connected to the sensor frame. <engl.>
Festkörperphysik; Ladungstransport; Moderne Physik Oberbegriff allgemein; Hochschulschrift
Der Ladungstransport in dimensionsreduzierten Festkörpern wird an Hand von 2 Beispielen diskutiert. Ladungsdichtewellen-Systeme (CDW) zeigen ein charakteristisches Rauschspektrum: Oberhalb einer Schwellenspannung entsteht ein Breitband- und Schmalband-Rauschen im Signal des CDW-Stroms. In dieser Arbeit wird gezeigt, dass der CDW-Strom sich aus Einzelsignalen zusammensetzt. Die Fouriertransformierte dieses Einzelsignals kann mit dem Breitband-Rauschen identifiziert werden. Aus der Folge-Statistik, die die Abfolge der Einzelsignale festlegt, ergibt sich das Schmalband-Rauschen. Während die Folge-Statistik im Rahmen einer Gauß-Verteilung mit gemessenen Spektren diskutiert wird, wird das Einzelsignal aus dem Fukuyama-Lee-Rice-Modell entwickelt und stimmt gut mit Rauschspektren, gemessen an TaS3 überein. Der Ladungstransport in den vermessenen mesoskopischen Netzstrukturen mit einer Periode von 1Mym und einer Stegbreite von 100nm aus Kohlenstoff und Gallium-Arsenid kann mit variable-range-hopping beschrieben werden. <dt.>
Charge-transport in dimension-reduced solids is discussed in two examples. Charge-density-wave systems (CDW) show a characteristic noise-behaviour: above a threshold voltage broadband-noise and narrowband-noise can be observed signal in the CDW-current. In this presentation it is shown that the CDW-current is a superposition of single signals. The Fouriertransform of these signals can be identified with the broadband-noise. A statistic that describes the subsequence of the single signals determines the narrowband-noise. This statistic is approximated with the normal distribution and is discussed within the measured noise-spectra. The single signal, however, is deduced from the Fukuyama-Lee-Rice-model and is in good agreement with the broadband-noise of data measured at TaS3. The charge transport in electrically characterized mesoscopic netstructures with a period of 1mym and a width of 100nm made from Carbon and Gallium-Arsenide can be explained in the frame of variable-range-hopping. <engl.>
In dieser Arbeit wurden Zeitreihen verschiedener natürlicher Systeme auf ihre Vorhersagbarkeit untersucht. Der Determinismus der zugrundeliegenden dynamischen Systeme war unbekannt oder zu komplex, um ihn direkt zu modellieren. Die Datenbestände wurden daher mit verschiedenen linearen und nichtlinearen Methoden im Frequenz- und Zeitbereich statistisch ausgewertet. Durch die Anwendung des neuronalen Netzwerktyps "Radiales-Basis-Funktionen-System", wurde versucht, die Dynamik zu approximieren und die Vorhersage durchzuführen. Mit der Hauptkomponentenanalyse wurden multivariante Korrelationen bestimmt und Daten komprimiert. Untersucht wurden die Schwankungen chemischer Analysedaten eines Gesteinsbohrkerns, welche die Milankovitch-Zyklen unseres Sonnensystems widerspiegeln, die Entwicklung der Tierbestände des Meeresökosystems vor der Küste von Peru sowie lokale Wetterdaten von Niederschlag, Wasserdampfdruck und Temperatur aus Potsdam, die aus globalen grossskaligen Druck- und Temperaturdaten prognostiziert werden sollten. In einer weiteren Aufgabe, einem speziellen quadratischen Minimierungsproblem der Umweltanalytik, wurde mit der Hauptkomponentenanalyse eine Robustheit des Ergebnisses gegenüber Messfehlern erreicht. Für die Untersuchung wurde das Computerprogramm "Data-Stream-Network" entwickelt, das hier vorgestellt wird. In das Programm sind die wichtigsten Methoden der Zeitreihenanalyse integriert, die mit einem grafischen Editor einfach zu Algorithmennetzen verbunden werden können. <dt.>
This thesis deals with the prediction of time-series describing various natural systems. The underlying dynamical systems were either unknown or too complex to model directly. Instead of this the data stocks are investigated with statistical methods. Neural networks of type "Radial-Basis-Function-System" were used to approximate the dynamics and to predict the future. The investigated data sets are: a) fluctuation in the chemical analysis data of a rock drilled core, which are correlated to the Milankovitch-cycles, b) data of the marine ecosystem at Peru's coast and c) local weather data of a German city, which has been predicted using only large scale global weather data over Europe. In order to perform these investigations the computer program "Data-Stream-Network" was developed, which is also discussed. All important time-series analysis methods are integrated within, allowing to connect them into large modules easily generated with the help of a graphical editor. <engl.>
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