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Bitte verwenden Sie diesen Link, wenn Sie dieses Dokument zitieren oder verlinken wollen: https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:9-opus-40340

Entwicklung innovativer 2D-Vertikal-Heterostruktur-Multischichten, umweltschonend hergestellt aus Elementen und Verbindungen der III.- sowie IV.- und V.- Hauptgruppe im flüssigen Zustand - Strukturen, physikalische Eigenschaften, Anwendungen -

  • Es wurde eine Methode zur Herstellung ultradünner Filme aus Metall bzw. metallischen Verbindungen (Legierungen) etabliert. Die Struktur und die physikalischen Eigenschaften der Filme wurden untersucht. Die entwickelte Präparationsmethode beruht auf induzierter Filmkontraktion nach erzwungener Benetzung (iFCaFW). Die Filme bestehen aus ultradünnen vertikal heterostrukturierten Multischichten (2D-VHML), sie entstehen durch den Beschichtungsvorgang und bestehen aus jeweils einer nm-dicken metallischen Schicht (M) eingebettet zwischen zwei Metall(hydr)oxidschichten (MOxHy) im nm- bis sub-nm Bereich. Dieser vertikal heterostrukturierte Aufbau wurde bei allen untersuchten Filmmaterialien beobachtet. Alle in dieser Arbeit vorgestellten Schichtsysteme wurden unter atmosphärischem Druck hergestellt. Es konnten Substrate aus Silicium und Muskovit sowie aus Borosilikat- und Kalk-Natron-Glas (Objektträger) beschichtet werden. Jede, aus flüssigem Metall bzw. flüssiger Legierung hergestellte Schicht verfügt über eine feste (Hydr)oxidschicht an der Luftgrenzfläche. Diese feste (Hydr)oxidschicht fungiert als Substrat für die nächste darüber aufgebrachte Schicht aus flüssigem Metall bzw. flüssiger Legierung. Somit entstehen vertikal heterostrukturierte Multischichten durch identische Wiederholung des Beschichtungsvorgangs. Dies ist eine innovative und vergleichsweise umweltfreundliche Methode, um transparente, elektrisch leitfähige und lateral homogene nm-dünne ein- oder mehrschichtige Metallfilme herzustellen. Verwendet wurden Metalle mit sehr niedriger Schmelztemperatur (kleiner als 300 °C), wie Bismut, Gallium, Indium, Zinn und ihre Legierungen. Die hohe Oberflächenspannung der geschmolzenen Metalle und Legierungen sowie die Adhäsion mit der die (Hydr)oxidhaut dieser Metalle und Legierungen auf verschiedenen Substraten haftet ermöglicht die Beschichtungsmethode.
  • A method for the production of ultra-thin films from metal or metallic compounds (alloys) was established. The structure and physical properties of the films were examined. The developed preparation method is based on induced film contraction after forced wetting (iFCaFW). The films consist of ultra-thin vertically heterostructured multilayers (2D-VHML), they are created by the coating process and each consist of a nm-thick metallic layer (M) embedded between two metal (hydr)oxide layers (MOxHy) in nm to sub-nm Area. This vertically heterostructured structure was observed in all of the film materials examined. All of the layer systems presented in this thesis were produced under atmospheric pressure. Substrates made of silicon and muscovite as well as borosilicate and soda-lime glass (microscope slides) could be coated. Every layer made from liquid metal or liquid alloy has a solid (hydr)oxide layer at the air interface. This solid (hydr)oxide layer functions as a substrate for the next layer of liquid metal or liquid alloy applied over it. This results in vertically heterostructured multilayers by repeating the coating process identically. This is an innovative and comparatively environmentally friendly method to produce transparent, electrically conductive and laterally homogeneous nm-thin single or multilayer metal films. Metals with a very low melting temperature (less than 300 °C) such as bismuth, gallium, indium, tin and their alloys were used. The coating method is made possible by the high surface tension of the molten metals and alloys and by the adhesion with which the (hydr)oxide skin of these metals and alloys adheres to various substrates.

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Metadaten
Author: Sebastian Runde
URN:urn:nbn:de:gbv:9-opus-40340
Title Additional (German):Development of innovative 2D vertical heterostructure multilayers, environmentally friendly made from elements and compounds of III.- as well as IV.- and V.- main group in the liquid state - structures, physical properties, applications -
Referee:Prof. Dr. rer. nat. Christiane A. Helm, Prof. Dr. rer. nat. Werner A. Goedel
Advisor:Prof. Dr. rer. nat. Christiane A. Helm
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Year of Completion:2020
Date of first Publication:2020/10/14
Granting Institution:Universität Greifswald, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
Date of final exam:2020/09/25
Release Date:2020/10/14
Tag:Dünne Filme; Metalle
GND Keyword:Beschichtung
Page Number:210
Faculties:Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät / Institut für Physik
DDC class:500 Naturwissenschaften und Mathematik / 500 Naturwissenschaften