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Organischen Licht emittierende Dioden bestehen aus mehreren nanometerdünnen Schichten organischer Moleküle und könnten zukünftig statt durch Vakuumabscheidung in einem kostengünstigen Flüssigphasenprozess hergestellt werden. Gegenstand dieser Arbeit sind theoretische und praktische verfahrenstechnische Untersuchungen der Prozessparameter für die Beschichtung und Trocknung sublimierbarer kleiner Moleküle sowie der Einflussgrößen auf die Trennung der einzelnen Schichten in Mehrschichtsystemen.

Over the last two decades a new route for tailor made functional ceramics has been found in elastic strain engineering. The aim of this thesis was the investigation of the effect of mismatch induced interface strain on the oxygen ion conductivity in yttria stabilized zirconia YSZ. Therefore an analytic model is proposed to describe the elastic strain and stress in columnar thin films. Hereby it is possible to describe the ionic conductivity and the mean lattice plane distance from XRD strain measurements as a function of the layer thickness, and therefore, an estimate of the width of the strained interface region can be given. As a modell system (111)-oriented multilayers of YSZ and a rare earth sesquioxide SE$_{2}$O$_{3}$ (SE =Dy, Y, Er und Sc) have been prepared on (0001) Al$_{2}$O$_{3}$-substrates by pulsed laser deposition. By using different SE$_{2}$O$_{3}$ the interface strain and by changing the deposition parameters the texture of the films can be varied. By measuring the mean lattice distance as a function of the layer thickness using X-Ray diffraction the interface strain release can be nicely visualized. It was able to show that the width of the strained interface region strongly depends on the texture of the films. Values between 3 nm and 10 nm have been determined. The width of the interface increases with increasing degree of texture. The ionic conductivity was determined using electrochemical impedance spectroscopy. However, it needs to be pointed out that the ionic conductivity is both sensitive to the interface strain as well as texture effects and cannot be unequivocally deconvoluted. Samples with only one azimuthal variant showed an unexpected anisotropic conductivity. Samples with a fiber texture did not show this due to a geometric averaging. These highly textured samples exhibited the highest increase in ionic conductivity of up to 400 % when moving down to a film thickness of 100 nm, however the ionic conductivity did not increase monotonousely upon a further decrease of the film thickness. Films with a smaller degree of texture showed the expected monotone change of the ionic conductivity with decreasing film thickness. The width of the strained interface region from these measurements is in accordance with results from the XRD strain measurements. The development of the modell in combination with the texture dependent measurements build a foundation for a better understanding of interfacial strain and its impact on the physicochemical properties of functional ceramics. It was shown that besides the material’s properties the preparation conditions play a crucial role for the strain relaxation and the ionic conductivity, namely inform of the texture and the mean diameter of the columnar crystallites l.

Thin film multilayers consisting of 9.5 mol-% Y2O3 doped ZrO2 (YSZ) and different rare earth oxides (RE2O3) with RE = Sc and Lu were prepared on (0001) sapphire substrates using pulsed laser deposition (PLD). These geometrically well defined samples serve as model systems for the investigation of structural influences, especially elastic lattice strain, on ionic transport in interfaces between two different materials. The interface density was varied by varying the number of individual layers while keeping the total thickness of the multilayers constant. To influence the grain boundary density of the typically polycrystalline samples, two different deposition rates, 10 Hz and 2 Hz, were used for the preparation of the samples. Structural characterisation of the samples was performed using X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and (high-resolution) transmission electrons microscopy ((HR)TEM) methods. For the electrochemical characterisation, mainly AC impedance measurements were applied. All multilayer samples were crystalline directly after deposition and exhibit a columnar grain structure. The interfaces between YSZ and the rare earth oxides are sharp. Furthermore, the multilayers are highly textured and show a distinct orientation relationship between the substrate, YSZ and the rare earth oxides. For RE = Sc, the texture is better developed than for RE = Lu. Based on considerations concerning the influence of mismatch induced interfacial lattice strain on ionic transport, a decrease in total conductivity with increasing interface density was expected for RE = Sc, where a compressive lattice strain is present near the interfaces in YSZ. These assumptions could be proved by the electrochemical investigations. For RE = Lu, a small increase of the conductivity was expected because of the small positive misfit between Lu2O3 and YSZ. However, a small decrease was found instead for the samples deposited at 10 Hz. The investigations on samples deposited at 2~Hz result in data being difficult to analyse. Whereas a strong decrease of the conductivity for RE = Sc is in accordance with the expectations, the values obtained for RE = Lu were too scattered to allow a definite interpretation. Der Gegenstand der vorliegenden Arbeit sind Dünnfilm-Multischichtsysteme, bestehend aus 9.5~mol-% Y2O3 dotiertem ZrO2 und verschiedenen Seltenerdoxiden (RE2O3) mit RE = Sc und Lu. Die Multischichten wurden mittels gepulster Laserdeposition (PLD) auf (0001) Saphir Substraten abgeschieden. Sie dienen als geometrisch wohldefinierte Modellsysteme für die Untersuchung von strukturellen Einflüssen, insbesondere von elastischen Gitterverspannungen, auf den Ionentransport in Phasengrenzen. Die Grenzflächendichte in den Proben konnte variiert werden, indem die Anzahl der Einzelschichten bei gleichbleibender Gesamtdicke verändert wurde. Um zusätzlich Einfluss auf die Korngrenzdichte in den typischerweise polykristallinen Proben zu nehmen, wurden zwei verschiedene Depositionsraten, 2 Hz und 10 Hz, für den PLD-Prozess benutzt. Mittels Röntgendiffraktometrie (XRD), Rasterelektronenmikroskopie (SEM) und (hochauflösender) Transmissionselektronenmikroskopie ((HR)TEM) wurden die Proben strukturell charakterisiert. Die elektrochemische Charakterisierung wurde hauptsächlich durch Impedanz-Spektroskopie vorgenommen. Alle Proben besaßen bereits direkt nach der Deposition eine kristalline Struktur, gekennzeichnet durch kolumnares Kornwachstum. Die Grenzflächen zwischen YSZ und den Seltenerdoxiden sind scharf. Zudem sind die Multischichten hochtexturiert und zeigen eine strikte Orientierungsbeziehung zwischen dem Substrat, YSZ und den Seltenerdoxiden. Dabei war die Textur für Proben mit RE = Sc besser ausgebildet als für Multischichten mit RE = Lu. Basierend auf theoretischen Überlegungen über den Einfluss von fehlpassungsinduzierten Gitterverspannungen in Grenzflächennähe auf den ionischen Transport erwartete man eine Abnahme der Gesamtleitfähigkeit mit zunehmender Grenz-flächendichte für RE = Sc, da in diesem System eine kompressive Gitterverspannung in den YSZ Schichten nahe den Phasengrenzen existiert. Diese Annahme wurde durch die Leitfähigkeitsmessungen bestätigt. Für RE = Lu ist hingegen ein leichter Anstieg der Gesamtleitfähigkeit zu erwarten da zwischen YSZ und Lu2O3 eine geringe dilative Fehlpassung vorliegt. Tatsächlich wurde eine leichte Verringerung der Leitfähigkeit für die Proben festgestellt, die mit 10 Hz abgeschieden wurden. Die Untersuchungen der mit 2 Hz abgeschiedenen Multischichtproben lieferten Ergebnisse, die nur schwer zu analysieren sind. Während die starke Abnahme der Leitfähigkeit mit steigender Grenzflächendichte, die für RE = Sc gefunden wurde, mit den Erwartungen übereinstimmt, ist die Streuung der Werte für RE = Lu zu groß, um eine verlässliche Aussage zuzulassen.

Duisburg, Essen, Univ., Diss., 2005 Monolagen bestehend aus Quantenpunkten sind in Bezug auf die zweidimensionalen, elektronischen Wechselwirkungen zwischen den Quantenpunkten von generellem Interesse. Während einzelne Quantenpunkte bereits eingehend untersucht werden konnten, ist das elektronische Verhalten der Nanopartikel untereinander noch recht unerforscht. Ziel dieser Arbeit ist es Monolagen aus Quantenpunkten, hier Au55(PPh3)12Cl6 herzustellen und mit 5 nm dicken Siliziumoxid-Schichten zu einem Multischichtsystem zu kombinieren. Die Siliziumoxid-Schichten sollen die Goldcluster-Monolagen räumlich voneinander zu separieren und elektronisch voneinander zu isolieren. In horizontalen, elektrischen Messungen soll die Leitfähigkeit innerhalb der Monolage untersucht werden. Im Besonderen jedoch sollen vertikale, elektrische Messungen Erkenntnisse über die maximale Tunnelfähigkeit durch isolierende Zwischenschichten liefern. Die Goldcluster(Au55(PPh3)12Cl6)-Monolagen wurden erfolgreich durch 5 nm dicke Siliziumoxid-Schichten voneinander getrennt und in Multischichtsystemen angeordnet. Die Goldcluster-Monolagen wurden mittels der Langmuir-Blodgett-Technique und dem Spincoating-Verfahren, die Siliziumoxid-Schichten mit einem anodischen Lichtbogenverfahren reproduzierbar hergestellt. Es wurden Multischichtsysteme bestehend aus einer bis zu acht Cluster/SiOx-Kombinationen auf einem Goldsubstrat aufgebaut und untersucht. Alle Proben zeigten in dem Spannungsbereich von -5 bis +5 mV eine lineare Strom/Spannungs-Kennlinie, Vergleichsmessungen an Schichtsystemen, die keine Goldcluster-Monolagen enthielten, jedoch mit deutlich höheren Widerständen. Des Weiteren fiel die Stromstärke bei Multischichtsystemen mit Goldcluster-Monolagen exponentiell mit steigender Schichtanzahl ab. Dieses Strom-/Spannungsverhalten ist einem Tunnelprozess hervorgerufen durch die Goldcluster-Monolagen durch die Siliziumoxid-Schichten zuzuordnen. Auf diese Weise konnten erstmalig Tunnelprozesse über eine Distanz von 5,7 nm zwischen zwei benachbarten Clustern nachgewiesen werden.

This diploma thesis shows the influence of substrates on the physical properties of epitactically grown films on the basis of two examples:the high temperature modification gamma-Mn has been stabilized on Pt(111)at room temperature by means of molecular beam epitaxy (MBE). The structural examinations have been performed with RHEED and XRD. The fcc-unit cell is tetragonally distorted, due to the lattice mismatch. Magnetization measurements could not prove a theoretically predicted, ferromagnetic ordering for distorted Mn.The second example is the stabilization of magnetic CoPt_3 nanostructures on WSe_2. Below the coverage of one monolayer the adatoms form statistically distributed, hexagonal, facetted and single-cristalline islands. At deposition temperatures of 150°C or higher the islands are in addition chemically ordered. The magnetic properties of CoPt_3 films are of great interest for technical applications. The films consist of 10nm-sized clusters with perpendicular magnetic anisotropy at deposition temperatures below 100°C. Both, the cluster size and the perpendicular magnetic anisotropy, promise a drastical enhancement of the data storage density. Moreover, the production process of such storage material is extremely simple as only one production step is necessary with the deposition temperature being at room temperature.