Die Arbeit diskutiert die Herstellung von SiSiC-Keramiken durch die Adaption des Produktionsprozesses von Reaktionsharzbetonen. Die dabei verwendete Gießtechnik ermöglicht eine einfache und kostengünstige Herstellung von großen und komplexen keramischen Komponenten, die auch Hinterschneidungen und Wandstärkeunterschiede aufweisen können.
Aktualisiert: 2023-06-01
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Ziel dieser Arbeit war es, eine Korrelation der Siliciumcarbid (SiC) Materialqualität mit Ausfallmechanismen leistungselektronischer 4H-SiC Trench-MOSFET Bauelemente herzustellen. Dafür wurden homo-epitaktische, n-leitende SiC-Schichten abgeschieden. Diese Schichten wurden anschließend mit konfokaler DIC-Mikroskopie und UV-PL Methoden hinsichtlich ihrer Defekte charakterisiert. Die so charakterisierten Epitaxie-Wafer wurden zur Herstellung von leistungselektronischen Trench-MOSFET Bauelementen verwendet. Nach der Prozessierung wurden die Bauelemente elektrisch charakterisiert. Elektrische Ausbeute-Maps wurden anschließend mit den während der Prozessierung aufgenommenen Defektdaten überlagert und mit entsprechenden Defektklassen abgeglichen. Abschließende Untersuchungen an diesen charakterisierten Bauelementen dienten zur Analyse der Langzeitstabilität und Zuverlässigkeit.
Aktualisiert: 2023-02-22
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Die Erweiterung des Anwendungsspektrums Mikroelektromechanischer Systeme (MEMS) um das Einsatzgebiet der chemischen, biologischen, gasartspezifi schen und mikrofl uidischen Sensoren stellt hohe Anforderungen an Stabilität, Biokompatibilität, Miniaturisier- und Integrierbarkeit der verwendeten Materialien. Trotz der für diese Sensoren vorteilhaften Materialeigenschaften von Gruppe III-Nitriden gibt es bis heute nur eine beschränkte Anzahl von Forschergruppen, die sich mit der Prozessierung von MEMS auf Basis von GaN bzw. AlGaN/GaN-Heterostrukturen beschäftigen. Dies ist unter anderem durch die aufwendige Strukturierung dieser chemisch hochstabilen Materialien begründet. Die vorliegende Arbeit widmet sich der Entwicklung von Strukturierungstechniken zur Herstellung von MEMS aus Halbleitern großer Bandlücke mit einem besonderen Fokus auf die nass- und trockenchemischen Ätzverfahren. Diese sollen dazu verwendet werden piezoelektrisch angeregte AlGaN/GaN-Resonatoren auf Si- und 4H-SiC-Substraten, sowie 3C-SiC/Si- und AlN/Saphir-Pseudosubstraten zu realisieren. Das zweidimensionale Elektronengas (2DEG), welches sich an der Grenzfl äche der AlGaN/GaNHeterostruktur ausbildet, dient dabei als Rückelektrode zur piezoelektrischen Anregung dieser Resonatoren. Daher vermeidet das entwickelte Technologiepaket jegliche negative Beeinfl ussung des 2DEG und ermöglicht damit den Funktionsnachweis der auf den oben dargestellten Substraten realisierten AlGaN/GaN-Resonatoren.
Aktualisiert: 2022-11-03
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Die Infiltration von porösen Kohlenstoffvorformen mit flüssigem Silicium ist eine der wirtschaftlichsten Technologien zur Herstellung von kohlenstofffaserverstärktem Siliciumcarbid. Trotz jahrzehntelanger Forschung sind die physikalischen Phänomene an der Infiltrationsfront noch nicht hinreichend verstanden worden. Die vorliegende Arbeit dient dazu, diese Forschungslücken zu schließen. Hierzu befasst sie sich zunächst mit den bisher bekannten Infiltrationsmodellen. Anschließend wird ein neuartiger Versuchsaufbau vorgestellt, der eine In-situ-Beobachtung einer Spaltkapillare aus Glaskohlenstoff während der Siliciuminfiltration ermöglicht. Die Versuche zeigten, dass sich die Infiltrationskinetik grundlegend von den Vorhersagen der bekannten Infiltrationsmodelle unterscheidet. Abschließend wird der Aufbau eines numerischen Modells erläutert, das erstmals die reaktive Infiltration der Kohlenstoffvorformen im Dreidimensionalen simuliert. Dabei führen eine neue Infiltrationsgleichung und ein zeitabhängiger Diffusionskoeffizient zu einer guten Übereinstimmung von Simulations- und Messergebnisse.
Aktualisiert: 2023-01-31
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Dieses Forschungsvorhaben baut auf einer vorhergehenden Machbarkeitsstudie (Innovativer Einsatz von Wood Polymer Composites zur Herstellung von biogenen SiC-Keramiken) auf. In dieser wurden erstmals Grünkörper aus Wood Polymer Composites (WPC) erfolgreich in siliciuminfiltrierte Siliciumkarbid (SiSiC)-Keramiken konvertiert. Um die noch beschränkte Formgebungsvielfalt von SiSiC zu erweitern, sollten in dem vorliegenden Folgevorhaben biogene und kostengünstige Ausgangsmaterialien mit polymeren Verarbeitungstechniken zu neuartigen Grünkörpern verarbeitet werden. Der Schwerpunkt der Arbeiten lag auf einer Verbesserung der resultierenden mechanischen Eigenschaften der SiSiC Keramiken im Vergleich zur Machbarkeitsstudie. Hierzu wurden diverse Faktoren, wie die WPC-Zusammensetzung und die Verarbeitungsparameter systematisch variiert. Darüber hinaus wurde ein Modell zur quantitativen Beschreibung der Schrumpfung während des Fertigungsprozesses erstellt, um eine endkonturnahe Fertigung zu ermöglichen. Zusätzlich erfolgte die Nutzung und zweckmäßige Übertragung der Erkenntnisse aus der Extrusion auf neuartige WPC-Werkstoffsysteme, die sogar für Spritzgießbauteile geeignet sind. Durch die kostengünstige Herstellung und die Formgebungsvielfalt bei der Grünkörperfertigung ist es möglich, mit dem optimierten Prozess SiSiC-Bauteile zu entwickeln, die hinsichtlich ihrer Mikrostruktur und Eigenschaften mit herkömmlichen Werkstoffen konkurrieren können.
Aktualisiert: 2020-01-28
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Die Verbrennung in porösen inerten Medien wird heute vor allem im Kontext spezifischer Anwendungen genutzt. Immer dann, wenn eine hohe Modulationsfähigkeit, die Möglichkeit, verschiedene Brennstoffe in einem Brenner zu nutzen sowie deren äußerst schadstoffarme Umsetzung von Bedeutung sind, stellt sie eine Option dar. In Verbindung mit einem geeigneten, d.h., thermomechanisch und chemisch beständigen Materialsystem wie Siliziumkarbid kann sie ihre spezifischen Vorteile ausspielen. Im Rahmen dieser Arbeit wurden, ausgehend von einer verfahrenstechnischen und konstruktiven Auslegung von Brennern für ein Festoxid-Brennstoffzellensystem sowie ein hochmodulierendes Brennwertheizgerät, Fragestellungen zur Stabilisierung von Reaktionszonen und zu deren Überwachung untersucht. Dabei konnte über die Identifikation der wesentlichen Mechanismen ein bisher nicht bekannter Zusammenhang zwischen der Flammengeschwindigkeit und der Brennraumtemperatur in relevanten Temperaturbereichen ermittelt werden. Weiterhin wurden erstmals systematisch Flammenüberwachungsmethoden für kinematisch stabilisierte Porenbrenner untersucht und bewertet.
Aktualisiert: 2022-09-20
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Die Arbeit diskutiert die Herstellung von SiSiC-Keramiken durch die Adaption des Produktionsprozesses von Reaktionsharzbetonen. Die dabei verwendete Gießtechnik ermöglicht eine einfache und kostengünstige Herstellung von großen und komplexen keramischen Komponenten, die auch Hinterschneidungen und Wandstärkeunterschiede aufweisen können.
Aktualisiert: 2023-03-31
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