Lichtwellenleitung in transparenten TiO2-Schichten aus dispergierten Nanopartikeln auf Glas:
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| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Clausthal-Zellerfeld
Papierflieger-Verl.
2014
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| Ausgabe: | 1. Aufl. |
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| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | IV, 214 S. Ill., graph. Darst. 21 cm, 384 g |
| ISBN: | 9783869483610 |
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| adam_text | INHALTSVERZEICHNIS I
INHALTSVERZEICHNIS
ZUSAMMENFASSUNG 1
1 EINLEITUNG 3
2 STAND DER TECHNIK 5
2.1 OPTISCH TRANSPARENTE SCHICHTSYSTEME 5
2.2 OPTIK AN DUENNEN SCHICHTEN 6
2.2.1 LICHT ALS ELEKTROMAGNETISCHE WELLE 6
2.2.2 WECHSELWIRKUNG ELEKTROMAGNETISCHER WELLEN MIT MATERIE 7
2.2.3 TRANSMISSION UND REFLEXION AN DEN GRENZFLAECHEN EINER TIOI-SCHICHT
9
2.2.4 REFLEKTIVITAET UNTERSCHIEDLICHER BESCHICHTUNGEN 11
2.3 TIOJ-SCHICHT - PLANARER SCHICHTWELLENLEITER 12
2.3.1 TOTALREFLEXION UND LICHTLEITUNG IM SYSTEM GLAS-TIOI-SCHICHT 12
2.3.2 DAEMPFUNG IN TIOI-SCHICHTEN 14
2.3.3 VOLUMENSTREUUNG IN DUENNEN TIOI-SCHICHTEN 16
2.4 TITANDIOXID 17
2.4.1 KRISTALLSTRUKTUR 17
2.4.2 PHYSIKALISCHE EIGENSCHAFTEN 19
2.4.3 ELEKTRONISCHE EIGENSCHAFTEN 19
2.4.4 ANWENDUNGEN 21
2.5 BESCHICHTUNGSVERFAHREN FUER TRANSPARENTE TIOJ-SCHICHTEN 24
2.5.1 UEBERBLICK 24
2.5.2 TRANSPARENTE TIOI-SCHICHTEN NACH DEM SOL-GEL-VERFAHREN 25
2.5.2.1 SOL-GEL-SYNTHESE 25
2.5.2.2 TIOI-SCHICHTEN NACH DEM SOL-GEL-VERFAHREN 26
2.5.2.3 POROESE UND TRANSPARENTE TIOJ-SCHICHTEN 28
2.5.3 TRANSPARENTE TIOI-SCHICHTEN NACH ANDEREN HERSTELLUNGSVERFAHREN 29
2.6 TIO?-SCHICHTEN AUS SUSPENDIERTEN NANOPARTIKELN 32
2.6.1 HERSTELLUNG VON TIOI-PARTIKELN 32
2.6.2 EFFEKTIVE-MEDIEN-THEORIE (ENGL. EFFEKTIVE-MEDIUM-THEORY; EMT) 34
2.6.3 ANATAS-RUTIL-KINETIK 35
2.6.4 QUANTEN-EFTEKT IN TIOJ-NANOPARTIKELN 37
2.6.5 EINFLUSS VON PRAEPARATION UND DOTIERUNGEN AUF DIE BANDLUECKE 39
2.6.6 SPANNUNGEN UND DEFEKTSTRUKTUREN IN TIOI-SCHICHTEN 41
2.6.7 PARTIKULAERE TKVSCHICHTEN 44
3 MOTIVATION 49
HTTP://D-NB.INFO/1060457431
II
INHALTSVERZEICHNIS
4 METHODEN 51
4.1 EXPERIMENTELLE METHODEN 51
4.1.1 VERWENDETE NANOPARTIKEL 51
4.1.2 BESCHICHTUNGSLOESUNGEN MIT DISPERGIERTEN NANOPARTIKELN 52
4.1.3 SOL-GEL-SYNTHESE 52
4.1.4 HERSTELLUNG POROESER TICH-SCHICHTEN 53
4.2 BESCHICHTUNGSTECHNOLOGIE 54
4.2.1 SUBSTRAT 54
4.2.2 DIP-COATING 55
4.2.3 SPIN-COATING 55
4.2.4 THERMISCHE KONSOLIDIERUNG 55
4.3 OPTISCHE SCHICHTCHARAKTERISIERUNG 57
4.3.1 UV-VIS-NIR-SPEKTROSKOPIE 57
4.3.2 SWANEPOEL-METHODE 58
4.3.3 BESTIMMUNG DER BANDLUECKE 62
4.3.4 ELLIPSOMETRIE 64
4.3.5 OWLS-SYSTEM ZUR BESTIMMUNG DER OPTISCHEN LICHTWELLENLEITUNG UND
DAEMPFUNG 67
4.4 MORPHOLOGIE UND KRISTALLINITAET 72
4.4.1 FELDEMISSIONS-RASTERELEKTRONENMIKROSKOPIE (FESEM) 72
4.4.2 TRANSMISSIONSELEKTRONENMIKROSKOPIE (TEM) 72
4.4.3 RASTERKRAFTMIKROSKOPIE (AFM) 73
4.4.4 ROENTGENBEUGUNG (XRD) 73
4.5 OBERFLAECHENANALYTIK 76
4.5.1 SEKUNDAER-NEUTRALTEILCHEN-MASSENSPEKTROMETRIE (SNMS) 76
4.5.2 BET-MESSUNGEN 77
5 ERGEBNISSE 79
5.1 ERGEBNISSE DER TI02-AUSGANGSPARTIKEL 79
5.1.1 TRANSMISSIONSVERHALTEN 81
5.1.2 PRIMAER-PARTIKELGROESSE 82
6 ERGEBNISSE DER TIORSCHICHTEN 83
6.1 EINFLUSS DER SCHICHTANZAHL 83
6.2 PARTIKULAERE TI02-SCHICHTEN IM EINFLUSS DER KONSOLIDIERUNGSTEMPERATUR
85
6.2.1 OPTISCHE EIGENSCHAFTEN 86
6.2.1.1 TRANSMISSION UND REFLEXION 86
6.2.1.2 BRECHUNGSINDEX UND EXTINKTIONSKOEFFIZIENT 87
6.2.1.3 BANDLUECKE 90
6.2.1.4 LICHTLEITUNG UND DAEMPFUNG 92
INHALTSVERZEICHNIS UEI
6.2.2 PHASENANALYSE UND GEFIIGESTRUKTUR 95
6.2.2.1 KRISTALLINE PHASEN 95
6.2.2.2 MITTLERE KRISTALLITGROESSE UND PHASENGEHALT 96
6.2.2.3 GITTERKONSTANTEN UND VOLUMEN DER ELEMENTARZELLE 98
6.2.2.4 FESEM-AUFNAHMEN DES GEFUGES 100
6.2.2.5 OBERFLAECHENMORPHOLOGIE (AFM) 102
6.2.3 OBERFLAECHENANALYTIK (SNMS) 103
6.2.4 SPEZIFISCHE OBERFLAECHE (BET) 107
6.3 PARTIKULAERE TIOI-SCHICHTEN IM EINFLUSS DER KONSOLIDIERUNGSZEIT 108
6.3.1 OPTISCHE EIGENSCHAFTEN 108
6.3.1.1 TRANSMISSION UND REFLEXION 108
6.3.1.2 BRECHUNGSINDEX UND EXTINKTIONSKOEFFIZIENT 109
6.3.1.3 BANDLUECKE 112
6.3.1.4 LICHTLEITUNG UND OPTISCHE DAEMPFUNG 114
6.3.2 PHASENANALYSE UND GEFIIGESTRUKTUR 117
6.3.2.1 KRISTALLINE PHASEN 117
6.3.2.2 MITTLERE KRISTALLITGROESSE 118
6.3.2.3 GITTERKONSTANTEN UND VOLUMEN DER ELEMENTARZELLE 119
6.3.2.4 FESEM-AUFNAHMEN DES GEFUGES 122
6.4 VERGLEICHENDE TOVSCHICHTEN UEBER DAS SOL-GEL-VERFAHREN 124
6.4.1 OPTISCHE EIGENSCHAFTEN 124
6.4.1.1 TRANSMISSION UND REFLEXION 124
6.4.1.2 BRECHUNGSINDEX UND EXTINKTIONSKOEFFIZIENT 125
6.4.1.3 BANDLUECKE 126
6.4.1.4 LICHTLEITUNG UND OPTISCHE DAEMPFUNG 127
6.4.2 STRUKTURANALYSE UND PHASENBESTAND 128
6.4.3 OBERFLAECHENMORPHOLOGIE UND GEFIIGE 130
7 DISKUSSION 133
7.1 KRISTALLSTRUKTUR UND UMWANDLUNGSKINETIK VON PARTIKULAEREN
TI02-SCHICHTEN 133
7.1.1 KRISTALLISATION 133
7.1.2 PHASENUM WANDLUNGSKINETIK 136
7.2 OPTISCHE EIGENSCHAFTEN DER PARTIKULAEREN TIOI-SCHICHTEN 138
7.2.1 UV-VIS-SPEKTROSKOPIE UND ELLIPSOMETRIE 138
7.2.2 EINFLUSS DER SCHICHTSINTERUNG AUF DEN BRECHUNGSINDEX 139
7.2.3 POROSITAET NACH GLADSTONE-DALE, DRUDE UND LORENTZ-LORENZ 143
7.2.4 EFFEKTIVE DICHTE NACH GLADSTONE-DALE, DRUDE UND LORENTZ-LORENZ 144
7.2.5 EXTINKTION UND POROSITAET 149
7.2.6 DAEMPFUNGSABHAENGIGKEIT 151
IV INHALTSVERZEICHNIS
7.3 OPTISCHE BANDLFICKE DER TIOJ-SCHICHTEN 155
7.3.1
VERGLEICH
TAUC
-PLOT -
WEMPLE-DLDOMENICO
-OSZILLATORMODELL
155
7.3.2 EINFLUSS VON MIKROSTRUKTUR UND VERUNREINIGUNGEN 156
7.3.3 AUFWEITUNG DER BANDLUECKE NACH BRUS 159
7.3.4 ZUSAMMENFASSUNG DER ELEKTRISCHEN EIGENSCHAFTEN 162
8 SCHLUSSBETRACHTUNG 163
LITERATURVERZEICHNIS 167
ABKUERZUNGS-UND SYMBOLVERZEICHNIS 191
ANHANG 197
A TIOJ-SCHICHTEN NACH DEM SOL-GEL-VERFAHREN 197
B POROESE TRANSPARENTE TICVSCHICHTEN 200
C TRANSPARENTE TIOJ-SCHICHTEN NACH ANDEREN VERFAHREN 203
D ERGEBNISSE 207
LEBENSLAUF 215
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