Masterarbeiten

Bachelor-, Masterarbeit in
Elektrotechnik/Materialwissenschaften/Physik

Untersuchung und Modellierung der Zuverlässigkeit resistiver Speicherzellen

Resistive Speicherzellen (ReRAM) werden von Industrie und Forschung als aussichtsreiche Kandidaten für kommende, nichtflüchtige Speicheranwendungen sowie neuromorphe Anwendungen angesehen. Aufgrund ihrer schnellen Schaltzeiten, guter Skalierbarkeit sowie niedrigem Energieverbrauch gelten sie beispielsweise als potenzielle Nachfolger des etablierten Flash-Speichers.

Das Grundprinzip der Speicherzellen basiert auf der Veränderung des Widerstands eines aktiven Materials, im Fall der hier betrachteten Valenzwechselzellen (VCM) eines Metalloxids. Durch Anlegen einer Spannung an die das Oxid einschließenden Elektroden kann das Oxid teilweise reduziert werden. Durch diesen sogenannten Forming-Prozess entstehen Sauerstoffleerstellen, die die Leitfähigkeit des Oxids deutlich erhöhen können. Mit geeigneten Spannungen lassen sich diese Sauerstoffleerstellen reversibel verschieben, sodass zwischen einem hochohmigen (HRS) und einem niederohmigen (LRS) Zustand geschaltet werden kann. Diese Zustände können ausgelesen werden und entsprechen der logischen ‚0‘ und ‚1‘.

Verschiedene Zufallsprozesse sorgen dafür, dass sich jede Speicherzelle auf kurzen und langen Zeitskalen sowie von Schaltvorgang zu Schaltvorgang unterschiedlich verhält. Vor Allem auf industriellen Maßstäben mit Millionen Zellen und Schaltzyklen ist es von enormer Bedeutung diese Vorgänge zu verstehen und bestmöglich zu kontrollieren.

Ziel dieser Arbeit ist es daher, in enger Zusammenarbeit mit einem Industriepartner den Einfluss einiger dieser Zufallsprozesse auf die Reliability (Zuverlässigkeit) zu erforschen. Dabei sollen industriell hergestellte Speicherzellen untersucht, physikalische Modelle erstellt bzw. erweitert und Konzepte zur besseren Kontrolle der Speicherzellen erarbeitet werden.

Voraussetzungen:

  • Interesse und Spaß an experimenteller Arbeit
  • Interesse und Spaß an Simulationen/Programmierarbeit
  • Teamfähigkeit
  • Selbstständige Arbeitsweise

Ansprechpartner:

Nils Kopperberg M.Sc. oder Dr. Stefan Wiefels

Walter-Schottky-Haus, Raum 24C409

E-mail: Bitte diesem Link folgen.

Masterarbeit in
Materialwissenschaften/Chemie/Physik

Atomar definierte Oberflächen nachhaltiger Elektrokatalysatoren in der Wasserelektrolyse

Wasser-Elektrokatalyse an epitaktischen Oberflächen

Die Gestaltung einer effizienten und nachhaltigen Wasserelektrolyse ist einer der zentralen Punkte den Weg zu einer grünen Wasserstoffwirtschaft zu bereiten. Da die elektrochemische Katalyse von Wasser zu Sauerstoff an der Anode hohe Überspannungen erzeugt, ist die Wissenschaft auf der Suche nach einem alternativen Anodenmaterial. Es soll die Effizienz der Katalyse erhöhen und gleichzeitig die bisher verwendeten kostspieligen und seltenen Elemente wie Platin ausschließen können.

In unserer Forschungsgruppe beschäftigen wir uns daher mit den vielversprechenden komplexen Oxiden der Übergangsmetalle (z.B. Nickel, Kobalt, Eisen) als Elektrokatalysatoren in der Sauerstoffentstehungsreaktion. Unsere besondere Herangehensweise liegt in der Herstellung der Katalysatoren mittels pulsed Laser deposition (PLD). So können wir atomar definierte Dünnfilme herstellen und sie auf ihre katalytischen Eigenschaften an den ersten Nanometern der Oberfläche untersuchen.

Unser Ziel ist es die „list of critical raw materials“ der EU (https://ec.europa.eu/docsroom/documents/42849) einzuhalten, damit unsere Forschung langfristig nutzbare Elektrokatalysatoren ermöglichen kann. Seit 2020 ist Strontium in dieser Liste und wir wollen mit dir als Masterstudent*in den nächsten Schritt gehen und in unseren bisher verwendeten komplexen Oxiden La0.6Sr0.4CoO3 und La0.6Sr0.4FeO3 das Strontium gegen Calcium ersetzen und in der Wasserelektrolyse testen. Du wirst in unsere Anlage der gepulsten Laserablation eingeführt, wo du anschließend die Wachstumsparameter von La0.6Ca0.4CoO3 und La0.6Ca0.4FeO3 auf ihre kristallinen und stöchiometrischen Eigenschaften optimierst. Danach wirst du die Materialien in der Wasserelektrolyse auf Effizienz und Langzeitstabilität testen.

Unsere möglichen Charakterisierungsmethoden der epitaktischen Dünnschichten umfassen unter anderem Atomic force microscopy, X-ray diffaction, Hall-Messungen und X-ray photoelectron spectroscopy. Bei Bedarf stehen dir viele weitere Messmethoden zur Verfügung, zum einen auf unserem großen, breitaufgestellten Jülich Campus und zum anderen an der Twente Universität in den Niederlanden als unser aktiver Kollaborationspartner.

Bist du interessiert an der Gestaltung von nachhaltigen Katalysatoren für die Wasserelektrolyse? Und du bist interessiert stoffliche Eigenschaften in der elektrochemischen Katalyse zu verstehen? Dann freuen wir uns über deine Bewerbung für dieses spannende Projekt!

Voraussetzungen

  • Grundkenntnisse in Festkörperphysik und Elektrochemie
  • Spaß an experimenteller interdisziplinärer Arbeit
  • Fähigkeit zur Teamarbeit in einem internationalen Umfeld

Ansprechpartner

Dr. Felix Gunkel

Peter Grünberg Institut 7

Tel: 02461-61-5339

E-mail: Bitte diesem Link folgen.


M.Sc. Lisa Heymann

Peter Grünberg Institut 7

Tel: 02461-61-2994

E-mail: Bitte diesem Link folgen.



13.07.2022

Bachelor-, Masterarbeit in
Elektrotechnik/Materialwissenschaften/Physik

Characterization of irreversible processes in valence change memory (VCM) cells on a sub-nanosecond time scale

Redox-based resistive memories (ReRAMs), have among other emerging memory technologies, a high potential to successfully address the technological barriers that conventional computing architectures face. In addition to have high endurance, long retention, high scalability, and fast writing times, ReRAMs also have potential to be used for neuromorphic applications or in-memory computing.

The use of bipolar memory devices to achieve synaptic connectivity in neural networks is highly dependent on the ability of the devices to perform analogue conductance modulation using electrical stimuli in the form of identical voltage pulses. Typically, the filamentary components of the valence change memory (VCM) type exhibit abrupt SET switching behaviour and gradual RESET switching behaviour. Therefore, obtaining an analogue modulation of the conductance during SET and RESET is a challenge.

In order to achieve analogue writing modes with ultra-short pulses, using a Bias tee we can simultaneously apply a series of ultra-short pulses (ps) and a continuous read voltage. So one can measure the resistance changes while applying pulse trains.

The aim of the thesis is to characterize irreversible processes (such as ion migration), investigate analogue modes of operation, and realize STP/LTP by gradual stepwise switching events in resistive switching valence change memory (VCM). To investigate as many intermediate states as possible, these irreversible processes must be implemented in as small steps as possible. This is realized by applying ultra-short pulses (ps) and measuring the change of resistance. The idea is to generate a linear relationship between the change in resistance and the number of pulses using our ultra-fast RF setup.

The electrical characterization will be conducted on our ultra-fast RF setup, using bias tee, SMU, pulse generator and oscilloscope. The measurements are controlled and evaluated via python code. Thus, basic knowledge of python, MATLAB or any other programming language is desirable.

Requirements:

  • Basic programming skills (Ideally python).
  • Interest in experimental and multidisciplinary work
  • High motivation and self-directed learning/working.

Contact:

Faisal Munir

Walter-Schottky-Haus (WSH), Raum 24B 007

Tel: +49 241 80 27817

E-mail: Bitte diesem Link folgen.


Dr. Stefan Wiefels

Forschungszentrum Jülich (PGI-7)

Tel: +49 2461 61 5881

E-mail: Bitte diesem Link folgen.

Bachelor-, Masterarbeit in
Elektrotechnik/Materialwissenschaften/Physik

Investigation of Memristive Devices for Computing Applications and Neuromorphic Computing

The Institute of Electronic Materials II (IWE 2) focuses on nanoelectronic devices and their potential applications in information technology. The focus are resistive switching cells, which are a promising candidate for the development of a special, completely novel computer hardware.

IWE 2 is engaged in the investigation of various application areas for these cells. Of particular interest are the areas of neuromorphic computing and computing in memory. Neuromorphic computing tries to develop energy-efficient alternatives to today's artificial neural networks by taking inspiration from biological information processing.

In the context of this work, neuromorphic or computing in memory systems will be designed and investigated. The possible tasks are manifold and can cover all areas from circuit design to algorithm development. Specific tasks deal with current issues and may therefore change over time.

Prerequisites:

  • Interest for simulations
  • Knowledge of Matlab or another scripting language
  • Knowledge in Cadence Virtuoso is helpful but not required

Contact person:

Christopher Bengel

Walter-Schottky-Haus, Room 24B 402

E-mail: Bitte diesem Link folgen.


22.04.2022

Bachelor-, Masterarbeit in
Elektrotechnik/Materialwissenschaften/Physik

Simulation compact modelling for ReRAM

The Institut für Werkstoffe der Elektrotechnik II (IWE II) deals with the nanoelectronic materials and their applications in information technology. Specifically, we focus on so-called resistive memory cell (ReRAM), which are promising candidates for the development of a completely new special computer hardware. The operation of these memory cell is based on a change in the resistance of the active material (switching layer), which can be induced by applying voltage. A distinction is made between different switching mechanisms. In the case of the filamentary valence change mechanism (VCM), a filament in the metal oxide layer is partially reduced/created by applying a forming voltage. The reduction of oxygen in this process increases the conductivity of the layer. These filament layer can be shifted by setting a switching voltage so that the cell can be switched between the high resistance state (HRS) and the low resistance state (LRS).

The parameters of this filament influence the external measurable characteristics such as the resistance and the dynamics of the cells. In this work, we study and develop physics-based compact models for filamentary VCM cells, especially focus to implement the conduction mechanism included in the literature from Funck et al (DOI: /10.1021/acsaelm.1c00398).

Conditions:

  • Interest about the simulation and physics-based modelling
  • Self-directed learning/working
  • Basic knowledge of Matlab and/or Verilog-A (with Cadence) code
  • English communication (This work will go on english)

Contact:

Seokki Son

Walter-Schottky-Haus, Raum 24B 409

Tel: 0241/80 27815

E-mail: Bitte diesem Link folgen.


06.04.2022

Masterarbeit in
Elektrotechnik/Physik/Informatik

Development and implementation of a simulation model for valence change memory switching cells

Goal: The aim of the master thesis is to develop a simulation code for semiconductor valence change memory cells in C++. For this purpose, a numerical solution algorithm for an existing system of equations has to be developed, implemented and tested.

Description: Valence-change memory cells are promising candidates for future nonvolatile memory cells. The semiconductor memory cells consist of a metal oxide structure and their resistance strongly depends on the local defect concentration in the oxide lattice. However, the processes that change the local defect concentration are not well understood.

Simulation models help to better understand the processes inside semiconductors. Such a simulation model still has to be developed for valence-change memory cells. The goal is to implement an existing drift-diffusion model and develop a numerical solution algorithm. Due to the complexity of the model, it is necessary to give the simulation an understandable architecture and to document the code well.

The simulation code will be written in C++. Knowledge of the programming language is not mandatory, but knowledge of object-oriented programming is desirable. The thesis can be written in German or English.

Requirements:

  • Basic knowledge of object-oriented programming
  • Physical and technical understanding
  • Motivation to learn a new subject

Contact:

Nils Sommer

Walther Schottky Haus, Raum 24B 007

Tel: +49 241 80 27817

E-mail: Bitte diesem Link folgen.


01.04.2022

Bachelor-, Masterarbeit in
Elektrotechnik/Materialwissenschaften/Physik

Einfluss der Dotierstoffkonzentration auf die ferroelektrischen Eigenschaften von HZO Dünnschichten

Ferroelektrische Materialien weisen eine spontane Polarisation auf, die sich über ein äußeres elektrisches Feld schalten lässt. Die eingestellte Polarisationsrichtung bleibt größtenteils auch im potentialfreiem Zustand erhalten und lässt sich auf unterschiedlichste Weise nutzbar machen.

Neuere ferroelektrische Materialien basierend auf Hafnium-Zirkonium-Oxid (HZO) gelten insbesondere aufgrund ihrer inhärenten CMOS Kompatibilität als günstige Kandidaten für zukünftige nichtflüchtige Informationsspeicher. Die in der elektrischen Polarisation des Materials gespeicherte Information lässt sich dabei über verschiedene Bauelementkonzepte wie z.B. FeRAM (engl.: ferroelectric random-access memory) oder FTJ (engl.: ferroelectric tunnel junction) schaltungstechnisch zugänglich machen.

Jedoch kristallisiert HZO nur unter bestimmten Vorrausetzungen in der ferroelektrischen Phase, die sich über das kontrollierte Einstellen bestimmter Parameter induzieren lässt. Hierzu zählen z.B. die Sauerstoffleerstellenkonzentration, mechanische Spannungen induziert durch entsprechende Elektroden oder die Dotierung. Interessante Dotierstoffe sind dabei unter anderem Yttrium und Lanthan.

Im Rahmen dieser Arbeit sollen ferroelektrische HZO-Dünnschichten basierend auf einer bereits etablierten CSD-Route (engl.: chemical solution desposition) hergestellt und elektrisch charakterisiert werden. Dabei soll die Konzentration eines vorher festgelegten Dotierstoffs variiert und die hergestellten Schichten hinsichtlich ihrer ferroelektrischen Eigenschaften verglichen werden.

Die Deposition und Strukturierung der Elektroden erfolgt mittels gängiger Methoden der Chipherstellung durch Sputtern und Photolithographie. Für die elektrische Charakterisierung stehen flexibel anpassbare Messaufbauten zur Verfügung. Die Bestimmung der Kristallphase ist mittels eines Röntgendiffraktometers (XRD) möglich.

Voraussetzungen:

  • Interesse und Spaß an experimenteller, interdisziplinärer Arbeit.
  • Selbständige Arbeitsweise

Ansprechpartner:

Jan Lübben (M. Sc.)

Walter-Schottky-Haus, Raum 24B 007Sommerfeldstraße 18/24, 52074 Aachen

Tel: +49 241 80 27817

E-mail: Bitte diesem Link folgen.


02.11.2021

Bachelor-, Masterarbeit in
Elektrotechnik/Materialwissenschaften/Physik

Einfluss der Dotierstoffkonzentration auf die elektrochemischen Eigenschaften von ReRAM Speicherzellen

Resistive Speicherzellen (ReRAM) gelten als vielversprechende Kandidaten für zukünftige, nichtflüchtige Speicheranwendungen. Aufgrund ihrer schnellen Schaltzeiten, Skalierbarkeit und niedrigem Energieverbrauch können Sie in Zukunft in einem breiten Anwendungsspektrum Verwendung finden.

Die Funktionsweise der Speicherzellen basiert auf einer Widerstandsänderung des aktiven Materials, welche durch das Anlegen einer Spannung reversibel hervorgerufen werden kann. Dabei wird zwischen verschiedenen Schaltmechanismen unterschieden. Bei Valenzwechselzellen (VCM) wird das aktive Material durch Anlegen einer Spannung reduziert, sodass sich ein leitfähiges Filament ausbildet.

Die (elektrochemischen) Eigenschaften der Zelle hängen dabei z.B von Faktoren wie dem Material der Elektroden, dem Oxid und auch der Art und Konzentration des Dotierstoffes ab.

Ziel der Arbeit ist es, den Einfluss verschiedener Parameter auf die (elektrochemischen) Eigenschaften der ReRAM Speicherzelle mittels Impedanzspektroskopie und Cyclovoltametrie zu bestimmen. Neben der Durchführung und der Auswertung der Experimente kann der Aufgabenbereich ggf. um die Herstellung der Proben erweitert werden.

Genaue Aufgabenstellung sowie Umfang werden an die Art der Abschlussarbeit angepasst. Alternativ ist auch eine Anstellung als wissenschaftliche Hilfskraft möglich.

Voraussetzungen:

Interesse und Spaß an experimenteller, interdisziplinärer Arbeit; Teamfähigkeit; Selbstständige Arbeitsweise.

Ansprechpartner:

Carsten Weber M.Sc.

Walter-Schottky-Haus, Raum 24B 007

E-mail: Bitte diesem Link folgen.

24.09.2021

Bachelor-, Masterarbeit in
Elektrotechnik

Schaltungsdesign für Neuro-Inspired-Computing und Computation-in-Memory basierend auf resistiven Speichern

Das Institut für Werkstoffe der Elektrotechnik II beschäftigt sich mit nanoelektronischen Bauelementen, sowie mit deren Anwendungsmöglichkeiten in der Informationstechnik. Der Schwerpunkt liegt dabei auf sogenannten resistiven Speicherzellen (ReRAM), die ein vielversprechender Kandidat für die Entwicklung einer speziellen, völlig neuartigen Computerhardware sind. Die Funktionsweise dieser Speicherzellen basiert auf einer Widerstandsänderung, welche durch das Anlegen einer Spannung reversibel hervorgerufen werden kann. Dadurch können diese Zellen zwischen einem hochohmigen (HRS) und niederohmigen Zustand (LRS) hin- und herschalten. Um zu analysieren, welche Vor- und Nachteile der Einsatz von resistiven Speichern hat, reicht es jedoch nicht aus sich lediglich mit einzelnen Zellen zu beschäftigen. Die Zellen, die normalerweise in einer Arraystruktur verschaltet werden sind von CMOS Peripherie umgeben, welche einen sehr großen Einfluss auf die Performance des Systems besitzt.

Daher soll in dieser Arbeit die digitale und/oder analoge Peripherie für ein solches Crossbar Array (also z. B. ADCs, Addierer, Controller) designed und getestet werden.

Voraussetzungen:

  • Interesse und Spaß an Simulationen
  • Teamfähigkeit
  • Selbstständige Arbeitsweise
  • Kenntnisse im Umgang mit Cadence

Ansprechpartner:

Christopher Bengel

Walter-Schottky-Haus, Raum 24B 402

E-mail: Bitte diesem Link folgen.

Startdatum: ab sofort


09.09.2021

Bachelor-, Masterarbeit in
Elektrotechnik

Resistive Speicherzellen für neuromorphe Systeme

Das Institut für Werkstoffe der Elektrotechnik II beschäftigt sich mit nanoelektronischen Bauelementen, sowie mit deren Anwendungsmöglichkeiten in der Informationstechnik. Der Schwerpunkt liegt dabei auf sogenannten resistiven Speicherzellen (ReRAM), die ein vielversprechender Kandidat für die Entwicklung einer speziellen, völlig neuartigen Computerhardware sind. Die Funktionsweise dieser Speicherzellen basiert auf einer Widerstandsänderung, welche durch das Anlegen einer Spannung reversibel hervorgerufen werden kann. Dadurch können diese Zellen zwischen einem hochohmigen (HRS) und niederohmigen Zustand (LRS) hin- und herschalten.

Eines der interessantesten Anwendungsfelder für diese Bauelemente sind neuromorphe Systeme. Das sind Systeme, die durch eine Orientierung an biologischer Datenverarbeitung versuchen die Performance konventioneller Computer im Hinblick auf Energie, Geschwindigkeit, Parallelität, etc. zu übertreffen. Die vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten aber auch Herausforderungen, die sich durch die Integration resistiver Speicherzellen in neuromorphe Systeme ergeben sind Gegenstand aktueller Forschung sowohl im universitären als auch im industriellen Umfeld.

Daher sollen in der Arbeit verschiedene neuromorphe Systeme aufgebaut und aus der Perspektive des Devices und seiner umgebenden Schaltungen berücksichtigt werden.

Voraussetzungen:

  • Interesse und Spaß an Simulationen
  • Teamfähigkeit
  • Selbstständige Arbeitsweise
  • Kenntnisse im Umgang mit Cadence und Matlab oder einer anderen Skriptsprache

Ansprechpartner:

Christopher Bengel

Walter-Schottky-Haus, Raum 24B 402

E-mail: Bitte diesem Link folgen.

Startdatum: ab sofort


09.09.2021

Bachelor-, Masterarbeit in
Elektrotechnik/Materialwissenschaften/Physik

Modellierung von ReRAM Zellen

Das Institut für Werkstoffe der Elektrotechnik II beschäftigt sich mit nanoelektronischen Bauelementen, sowie mit deren Anwendungsmöglichkeiten in der Informationstechnik. Der Schwerpunkt liegt dabei auf sogenannten resistiven Speicherzellen (ReRAM), die ein vielversprechender Kandidat für die Entwicklung einer speziellen, völlig neuartigen Computerhardware sind. Die Funktionsweise dieser Speicherzellen basiert auf einer Widerstandsänderung des aktiven Materials (Schalten), welche durch das Anlegen einer Spannung reversibel hervorgerufen werden kann. Dabei wird zwischen verschiedenen Schaltmechanismen unterschieden. Bei filamentären Valenzwechselzellen (VCM) wird ein Filament in einer Metalloxidschicht durch Anlegen einer Forming-Spannung teilweise reduziert. Die dabei entstehenden Sauerstoffleerstellen sorgen für eine erhöhte Leitfähigkeit der Schicht. Diese Sauerstoffleerstellen lassen sich durch Anlegen einer Schaltspannung verschieben, sodass die Zelle reversibel zwischen hochohmigen (HRS) und niederohmigen (LRS) Zuständen geschaltet werden kann.

Die Eigenschaften dieses Filaments (z. B. Durchmesser, Sauerstoffleerstellenkonzentration, etc.) beeinflussen die von außen messbaren Größen wie Widerstände und die Dynamik des Schaltens. In dieser Arbeit soll ein physikalisches Kompaktmodell für filamentäre VCM Zellen untersucht und weiterentwickelt werden.

Voraussetzungen:

  • Interesse und Spaß an Simulationen und physikalischer Modellierung
  • Selbstständige Arbeitsweise
  • Kenntnisse im Umgang mit Cadence und/oder Matlab

Ansprechpartner:

Christopher Bengel

Walter-Schottky-Haus, Raum 24B 402

Tel: 0241/80 27821

E-mail: Bitte diesem Link folgen.

Startdatum: ab sofort


09.09.2021

Masterarbeit in
Elektrotechnik/Materialwissenschaften/Physik

Optimierung flüchtiger diffusiver Memristoren auf Basis von Ag/HfO2/Pt für den Einsatz in neuromorphen Computern

Projekt:

Die Verarbeitung großer Datenmengen, wie sie zum Beispiel in autonomen Systemen der künstlichen Intelligenz in Echtzeit anfallen, stellen traditionelle von Neumann-Computerarchitekturen vor große Herausforderungen. Wesentlich energieeffizientere Lösungen für kognitive Aufgaben sind die bio-inspirierten neuronalen Netzwerke. Dies liegt auch an ihrer neuartigen Architektur, die auf einer Kombination von Speicher und Prozessor beruht, was den notwendigen Datentransfer auf ein Minimum reduziert. Ein prominentes Beispiel sind die sogenannten „Spiking Neural Networks“ (SNN), in denen die Information über die von den Neuronen ausgesandten Spikes prozessiert wird. Aktuell werden solche „Integrate-& Fire“-Neuronen in Standardhalbleitertechnologie (CMOS) gefertigt. Kompakte Schwellenwertschalter (TS: threshold switch) sind geeignet, in Zukunft die platzbedürftigen und energie-ineffizienten CMOS-Baugruppen durch energieeffiziente, platzsparende TS-Neuronen zu ersetzen. Als geeignete Bauelementstruktur haben sich flüchtige elektrochemische Metallisierungszellen (ECM) auf Basis von Ag/HfO2/Pt-Strukturen erwiesen. Die Einstellbarkeit der Flüchtigkeit, eine Reduzierung der Variabilität der Schaltparameter, sowie eine Erhöhung der Stabilität und der Zyklenfestigkeit des Schaltens stehen derzeit im Fokus.

Aufgaben:

  • Mikrostrukturierte Bauelemente bestehend aus Pt-Elektrode, amorpher Oxidschicht abgeschieden über atomares Lagenwachstum (ALD) und Ag oder Ag/Te Elektrode sollen hergestellt werden. Dabei sollen als Oxidschichten eine Auswahl aus HfO2, TiO2, Ta2O5 oder SiO2 zum Einsatz kommen.
  • Die Zellen sollen in statistischen Ensembles getestet werden. Die Strom-Spannungsmessungen sollen im kontinuierlichen und Pulsmodus als Funktion von Temperatur und Atmosphäre durchgeführt werden. Dies dient der Untersuchung des Elektroformierens, der Schaltstabilität und Schaltkinetik.
  • Ziel ist es, die Flüchtigkeit des leitenden Zustands der Zellen einzustellen, sowohl über Material-modifikation wie Dotierung und Temperaturbehandlung als auch über die Betriebsparameter. Unter Berücksichtigung der Schaltstabilität sollen die Ergebnisse physikalisch interpretiert werden.

Bewerberprofil:

Sie studieren Elektrotechnik, Physik oder Materialwissenschaften im Masterstudium mit Kenntnissen im Fachgebiet der Halbleiterbauelemente oder der Informationstechnologie und haben Interesse an experimenteller und interdisziplinärer Arbeit. Sie verfügen über grundlegende Kenntnisse der Bauteilherstellung und Messtechnik, der statistischen Datenanalyse, sowie über Programmierkenntnisse und sind bereit, sich in neue Methoden einzuarbeiten. Gute Beherrschung der englischen Sprache in Wort und Schrift wird vorausgesetzt.

Ansprechpartner:

M. Sc. Solomon Amsalu Chekol

Tel: +49 2461 616288

E-mail: Bitte diesem Link folgen.

Dr. Susanne Hoffmann-Eifert

Tel: +49 2461 616505

E-mail: Bitte diesem Link folgen.


22.06.2021

Masterarbeit in
Elektrotechnik/Materialwissenschaften/Physik

Charakterisierung nanoskaliger ReRAM Zellen für neuromorphe Computer

Links: Nanoskalige ReRAM Zellen auf einem Chip. Rechts: Kontaktierung vieler ReRAM Zellen zur elektrischen Charakterisierung.

Links: Schaltzeit als Funktion der Schaltspannung von HfO2 ReRAM Zellen als Ergebnis statistischer. Rechts: Analoge Änderung des Leitwerts einer ReRAM Zelle als Funktion der Anzahl der Schreibpulse.

Projekt: Redoxbasierte, resistiv schaltende (ReRAM-) Bauelemente werden intensiv erforscht für den Einsatz in energieeffizienten, nicht-flüchtigen und dicht integrierbaren Rechnerkonzepten. ReRAM besitzen durch ihre Funktionsweise ein hohes Potenzial als Storage Class Memory (SCM) sowie als künstliche Synapsen in neuronalen Netzwerken (Artificial Neural Networks (ANN)). Jede Anwendung stellt spezielle Anforderungen an die ReRAM Zelle, die durch das Zelldesign und den Betriebsmodus angepasst werden müssen. Dies erfordert ein fundamentales Verständnis der Einflussparameter und Wechselwirkungen, die aus Experimenten und Simulationen gewonnen werden.

Aufgabe: Elektrische Charakterisierung nanostrukturierter ReRAM Zellen basierend auf technologisch interessanten Materialien wie HfO2 und Ta2O5. Die Zellen werden zusammen mit erfahrenen Technologen hergestellt und sollen in statistischen Ensemblen getestet werden. Die Strom-Spannungsmessungen sollen im kontinuierlichen und Pulsmodus als Funktion von Temperatur und Atmosphäre durchgeführt werden. Dies dient der Untersuchung des Elektroformierens, der Schaltstabilität und – kinetik sowie dem Studium spezieller Betriebsmodi der Zellen in ANNs. Dazu zählen Variabilität, graduelles Schalten und STDP (spike time dependent plasticity). Simulationen ergänzen die Interpretation der Ergebnisse.

Bewerberprofil: Sie studieren Elektrotechnik, Physik oder Materialwissenschaften im Masterstudium mit Kenntnissen im Fachgebiet ‚Halbleiterbauelemente‘ oder ‚Informationstechnologie‘ und haben Interesse an experimenteller und interdisziplinärer Arbeit. Sie verfügen über grundlegende Kenntnisse der Messtechnik, der statistischen Datenanalyse, sowie über Programmierkenntnisse und sind bereit, sich in neue Methoden einzuarbeiten.

Ansprechpartner:

M. Sc. Felix Cüppers

Tel: +49 2461 616288

E-mail: Bitte diesem Link folgen.

oder:

Dr. Susanne Hoffmann-Eifert

Tel: +49 2461 616505

E-mail: Bitte diesem Link folgen.


15.01.2019

Masterarbeit in
Materialwissenschaften/Chemie/Physik

Untersuchungen zur Grenzflächenbildung bei Atomlagenabscheidung ultradünner Oxidschichten auf reinen Übergangsmetallen und ihr Einfluss auf resistiv schaltende Speicherzellen (ReRAM)

ALD Anlage im HNF Nanocluster-Labor

XPS Spektrum einer oxidierten Tantal-Schicht

Beschreibung: Für zukünftige 'Green-IT'-Lösungen wird intensiv an neuartigen, nicht-flüchtigen, energie-effizienten und schnellen Speicherelementen geforscht. Redox-basierte resistive Speicherzellen (ReRAM) können sowohl in ‚Storage Class Memories‘ sowie in neuartigen, neuromorphen Architekturen verwendet werden und stehen daher im Fokus der Forschung. Entscheidend für den Schaltprozess der Bauteile sind die in der Zelle ablaufenden Redoxreaktionen, die durch den Schichtaufbau und die Schaltparameter beeinflusst werden können. Von aktuellem Forschungsinteresse sind die Verkleinerung der Zellgröße zur späteren hochdichten Integration tausender Zellen in dreidimensionale Netzwerke sowie das Verständnis von Grenzflächenreaktionen.

Im Rahmen der Masterarbeit sollen mittels Atomlagenabscheidung (ALD) Ta2O5, HfO2, TiO2 und Al2O3 Schichten hergestellt und charakterisiert werden. Nach dem Wachstum werden die dünnen Schichten auf ihre Schichtqualität hin untersucht. Dies beinhaltet die Analyse der Schichtdicke und Dichte, der Kristallinität sowie der Rauigkeit mittels hochpräziser Analysemethoden (XRR, XRD, AFM).Ferner soll die chemische Beschaffenheit der ALD Schichten (Ta2O5, HfO2 und TiO2) sowie die der Grenzflächenoxidschichten des oxidierten Metalls analysiert werden. Hierbei werden Metallschichten (Ta, Ti und Hf) mit einer Sputteranlage hergestellt. Auf diese Schichten werden dann ohne Unterbrechung des Vakuums (in-situ) mittels ALD Metalloxidschichten mit Dicken von wenigen Nanometern gewachsen. Die Grenzflächenreaktionen werden mit spektroskopischen Methoden untersucht (XPS). Zusätzlich sollen vielversprechende Schichtkombinationen in ReRAM-Zellen integriert und elektrisch charakterisiert werden.

Voraussetzungen: Spaß an experimenteller und interdisziplinärer Arbeit, selbständige Arbeitsweise, gute Kenntnisse im Bereich der Halbleiterbauelemente und der Festkörperphysik, Grundkenntnisse in mindestens einer Datenauswertungssoftware (Python, Origin etc.).

Ansprechpartner:

Stephan Außen, M. Sc. in Physics

Tel: +49 2461 612551

E-mail: Bitte diesem Link folgen.

oder:

Dr. Susanne Hoffmann-Eifert

Tel: +49 2461 616505

E-mail: Bitte diesem Link folgen.


25.09.2018

Bachelor-, Masterarbeit in
Elektrotechnik/Materialwissenschaften/Physik

Untersuchungen des Threshold Switching Mechanismus basierend auf einer Feld induzierten thermischen Instabilität

Als Threshold Switching Devices werden elektronische Bauelemente bezeichnet, welche beim Anlegen eines kritischen elektrischen Feldes bzw. einer äußeren Spannung eine abrupte Widerstandsänderung zeigen. Dieses Phänomen konnte bereits in den unterschiedlichsten Materialien gefunden werden. Dies führte zu einer vielzahl von Erklärungsversuchen. Eine davon basiert auf einem so genannten Mott-Hubbard Phasenübergang. Dieser bewirkt einen Übergang von einer halbleitenden in eine metallische Phase. Eine detaillierte Betrachtung führt allerdings zu Widersprüchen. Eine neue Erklärung für das Threshold Switching wurde gegeben durch eine Erklärung die vollständig auf den elektronischen Materialeigenschaften basiert. Hierbei führt ein elektrisches Feld zu einer Absenkung der Aktivierungsenergie von lokalisierten Ladungsträgern. Durch diese Feldabsenkung können diese durch thermische Anregung leichter über die Barriere gelangen. Dies führt zu einer Erhöhung der Leitfähigkeit. Die wiederum führt zu einer Jouleschen Erwärmung. Aufgrund der steigenden Temperatur können nun mehr Ladungsträger aktiviert werden, was wiederum eine Erhöhung der Leitfähigkeit ergibt. Dies führt zu einer thermischen Instabilität, mit der Folge eines abrupten Anstiegs im Strom.[1] Neben der physikalischen Fragestellung, besitzt dieses Bauelement hohe technische Relevanz, da es als sogenannter Selektor verwendet werden kann, welcher es ermöglicht die Speicherkapazität von neuartigen Memories/Speichern zu erhöhen.

Das Ziel dieser Arbeit ist es diese mit Hilfe eines Simulationsmodells besser zu verstehen in wie fern sich dieses neuartige physikalische Konzept übertragen lässt auf andere Mott-Hubbard Isolatoren. Konkret handelt es sich dabei um die Weiterentwicklung eines solchen Simulationsmodel und einer Analyse der zeitlichen und räumlichen Entwicklung dieses Schaltens.

[1] C. Funck, S. Menzel, N. Aslam, H. Zhang, A. Hardtdegen, R. Waser, S. Hoffmann-Eifert, Adv. Electron. Mater. 2016, 2, 1600169/1.

Voraussetzungen:

In dieser Arbeit sind sowohl Interesse an Experimenten als auch an Simulationen gefragt. Dabei sollte das Grundsätzliche Interesse sein unbekannte physikalische Phänomen zu erklären.
Erste grundlegende Programmierkenntnisse in MATLAB oder Python könnten von Vorteil sein sind aber nicht erforderlich.

Ansprechpartner:

Carsten Funck

Walter-Schottky-Haus, Raum 24C 413

Tel: +49 241 80 27741

E-mail: Bitte diesem Link folgen.


Tyler Hennen (ausschließlich englisch)

Walter-Schottky-Haus, Raum 24C 409

Tel: +49 241 80 27815

E-mail: Bitte diesem Link folgen.

Masterarbeit in
Elektrotechnik/Materialwissenschaften/Chemie/Physik

­­­­­Einfluss der Interface Wechselwirkungen auf die Entstehung von 2-dimensionalen Fulleren Quasikristallen

Kennziffer:

D042/2018 – Molekularelektronik, Physik, Materialwissenschaften, physikalische Chemie, Elektrotechnik

Projekt:

Quasikristalle (QC) haben eine lang-reichweitige Ordnung, jedoch keine Translationsperiodizität wie normale Kristalle, die durch ihre Einheitszelle charakterisiert werden können. Insbesondere zweidimensionale QCs bilden faszinierende Mosaikstrukturen, deren Entstehungsmechanismus weitgehend ungeklärt ist. Interessant ist, dass aufgrund hoher Rotationssymmetrie physikalische Eigenschaften resultieren, die QCs zu potentiellen Materialien für optische Anwendungen (wie photonische Kristalle) machen. Zudem haben wir mittels hochauflösender Rastertunnelmikroskop Untersuchungen (LT-UHV-STM) einzelne Fullerene in speziellen Anordnungen identifiziert, die prinzipiell als elektronische Schaltelemente genutzt werden können.

Aufgabe:

In dieser Arbeit soll die Entstehung und die Funktion der molekularen Schaltelemente bestehend aus quasikristallinen Fulleren-Strukturen eingehend mittels hochauflösenden Rastertunnelmethoden und LEED untersucht werden. Hierfür werden Fulleren Moleküle durch Sublimation auf zuvor präparierten Metalloberflächen abgeschieden. Im Anschluss sollen diese Moleküle, ihre Anordnung auf dem Substrat, sowie die Molekül-Substrat Wechselwirkungen bei 4K charakterisiert werden. Als Hauptmethodik ist hierzu ein Tieftemperatur-Ultrahochvakuum-Rastertunnelmikroskop mit LEED vorgesehen. Die Aufgaben der Masterarbeit sind im Einzelnen:

  • Präparation eines Pt/Ti-Einkristalls als Substrat
  • Deposition von Fullerenen auf die Substratoberflächen zur Erzeugung von quasikristallinen Strukturen
  • Charakterisierung der Oberflächen mittels Rastertunnelmikroskop/LEED
  • Elektronische Charakterisierung einzelner Moleküle zur Überprüfung Ihrer Eignung zum Schalten

Bewerberprofil:

Sie sind Student der Physik, physikalischen Chemie oder der Materialwissenschaften und habenInteresse an experimentellen Arbeiten in einem interdisziplinären Team. Zudem verfügen Sie über solide Kenntnisse in Festkörperphysik und Oberflächenanalytik und Grundkenntnisse in Chemie. Sie sind bereit, sich in neue Methoden einzuarbeiten.

Ansprechpartner:

Dr.-Ing. Silvia Karthäuser/René Ebeling, M.Sc./Prof. Dr. Rainer Waser

Peter Grünberg Institut (PGI-7) - FZ Jülich

Tel: 02461-61-4015 / 02461-61-4389

E-mail: Bitte diesem Link folgen.

E-mail: Bitte diesem Link folgen.


27.02.2018

Bachelor-, Masterarbeit in
Elektrotechnik/Materialwissenschaften/Physik

Einfluss der Schreibbedingungen auf das Verhalten resistiver Speicherzellen

Resistive Speicherzellen (ReRAM) gelten als vielversprechende Kandidaten für zukünftige, nichtflüchtige Speicheranwendungen. Aufgrund ihrer schnellen Schaltzeiten, Skalierbarkeit sowie niedrigem Energieverbrauch könnten Sie in Zukunft den etablierten Flash-Speicher ablösen.

Die Funktionsweise der Speicherzellen basiert auf einer Widerstandsänderung des aktiven Materials, welche durch das Anlegen einer Spannung reversibel hervorgerufen werden kann. Dabei wird zwischen verschiedenen Schaltmechanismen unterschieden. Bei Valenzwechselzellen (VCM) wird das aktive Material durch Anlegen einer Spannung reduziert, sodass sich ein leitfähiges Filament ausbildet.

Die Eigenschaften dieses Filaments (z.B. Durchmesser, Sauerstoffleerstellenkonzentration, etc.) hängen dabei von den Schreibbedingungen ab und beeinflussen die messbaren Größen der Speicherzelle. Zu diesen Größen zählen unter anderem die Anzahl maximal möglicher Schaltzyklen oder die Stabilität des eingeschriebenen Widerstands.

Ziel dieser Arbeit ist es, den Einfluss der Schreibbedingungen auf die Eigenschaften des Filaments zu ermitteln, sowie bezüglich der Schalteigenschaften der Speicherzelle zu optimieren. Im Rahmen der Arbeit sollen daher resistive Speicherzellen selbstständig hergestellt und elektrisch charakterisiert werden.

Außerdem stehen Modelle zur Verfügung, die den Schaltmechanismus resistiver Speicherzellen abbilden. Ein Vergleich der experimentellen Ergebnisse mit Modellen wäre möglich und wünschenswert. Der Fokus der Arbeit soll jedoch auf der elektrischen Charakterisierung liegen.

Voraussetzungen:

Interesse und Spaß an experimenteller, interdisziplinärer Arbeit
Teamfähigkeit
Selbstständige Arbeitsweise
Von Vorteil aber nicht notwendig: Grundkenntnisse in MATLAB

Ansprechpartner:

Stefan Wiefels M.Sc.

Walter-Schottky-Haus, Raum 24B 005A

E-mail: Bitte diesem Link folgen.

Masterarbeit in
Materialwissenschaften/Physik

Raumladungszonen-basierte Sauerstoffsensoren aus dotierten SrTiO3 Dünnfilmen

Bildung einer Raumladungszone bei erhöhtem Sauerstoffpartialdruck sowie die Widerstandsreaktion eines n-SrTiO3 Dünnfilms auf verschiedene Sauerstoffpartialdrücke.

In dieser Masterarbeit sollen donatordotierte SrTiO3 (n-SrTiO3) Dünnfilme auf ihre Eignung zur Anwendung als Sauerstoffsensoren untersucht werden. An der Oberfläche von n-SrTiO3, entsteht bei erhöhten Temperaturen und sauerstoffreicher Atmosphäre eine Raumladungszone in der Elektronen verarmt werden. Erste Untersuchungen zeigen bereits, dass die Verarmung der Elektronen bei Dünnfilmen im Nanometerbereich zu einer Veränderung des in-plane Widerstandes führen. Dünnfilme verschiedener Dotierstoffkonzentrationen sollen mittels Pulsed Laser Deposition hergestellt und topographisch (AFM) und elektrisch (Hall) charakterisiert werden. In anschließenden dynamischen Experimenten soll die Widerstandsänderung dieser Dünnfilme bei Temperaturen zwischen 200 °C und 500 °C und verschiedenen Sauerstoffpartialdrücken genauer untersucht werden.

Das Masterprojekt umfasst folgende Aufgaben:

  • Herstellung epitaktischer SrTiO3 Schichten verschiedener Dotierstoffkonzentration und Schichtdicken mittels Pulsed Laser Deposition
  • Elektrische und topographische Charakterisierung der hergestellten Filme
  • Durchführung dynamischer Hochtemperatur-Widerstandsmessungen

Wir freuen uns auf Ihre Bewerbung für dieses spannende Projekt!

Voraussetzungen:

Gute Kenntnisse in Festkörperphysik
Spaß an interdisziplinärer Arbeit
Experimentelles Geschick
Teamfähigkeit

Ansprechpartner:

Dr. Felix Gunkel/Michael Andrä, M.Sc.

Peter Grünberg Institut (PGI-7) – FZ Jülich

Tel: 02461-61-5339 oder 02461-61-6302

E-mail: Bitte diesem Link folgen.

oder

E-mail: Bitte diesem Link folgen.


22.08.2017

Masterarbeit in
Materialwissenschaften/Physik

2-D Elektronengas-basierte Sauerstoff­sensoren aus Oxid-Heterostrukturen

Atomar-definierte Oxidheterostruktur mit 2D-Elektronengas, das an der Grenzfläche der zwei angrenzenden Materialien entsteht. Das 2DEG soll als Sauerstoffsensor getestet und charakterisiert werden.

In dieser Masterarbeit werden 2-dimensionale Elektronengase (2DEGs) in Oxid-Schichtsystemen realisiert. Die 2D-Gase werden durch die Herstellung von atomar-definierten Grenzflächen zwischen zwei Oxidschichten erzeugt und grundlegend charakterisiert. Die Eigenschaften der 2DEGs sollen dann in Abhängigkeit der äußeren Atmosphäre bei Temperaturen zwischen 300°C und 800°C untersucht werden. In dynamischen Messungen, bei denen die umliegende Atmosphäre schlagartig verändert werden kann, soll die Eignung der 2DEG-basierten Oxid-Heterostrukturen als Hochtemperatur-Sauerstoffsensor getestet und die zugrunde liegenden atomistischen Prozesse charakterisiert werden.

Das Masterprojekt beinhaltet folgende Aufgaben:

  • Herstellung von Oxid-Schichten mittels gepulster Laserdeposition
  • Durchführung von dynamischen Hochtemperatur-Experimenten
  • Spektroskopische Untersuchung mittels Photoelektronen-Spektroskopie
  • Direkte Mitwirkung an einem internationalen Forschungsprojekt

Wir freuen uns auf Ihre Mitwirkung an diesem spannenden Projekt!

Voraussetzungen: Gute Kenntnisse in Festkörperphysik, Spaß an interdisziplinärer Arbeit, experimentelles Geschick, Fähigkeit zur Teamarbeit in einem internationalen Umfeld.

Ansprechpartner

Dr. Felix Gunkel

Tel: 02461-615339

E-mail: Bitte diesem Link folgen.

Masterarbeit in
Materialwissenschaften/Physik

Epitaktische Doppelperowskit-Dünnfilme für die Wasser-Elektrokatalyse

Wasser-Elektrokatalyse an epitaktischen Doppel-Perowskit-Oberflächen

Die effiziente Herstellung von Wasserstoff durch Elektrokatalyse ist zentrale Voraussetzung für die Nutzung von H2 als Energieträger der Zukunft. Dabei wird mittels maßgeschneiderter katalyti-scher Oberflächen Wasser direkt in seine Bestandteile O2 und H2 zerlegt (water splitting). Auf der Suche nach den effizientesten Materialien gehören komplex Oxide und Doppelperowskite zu den aussichtreichsten Kandidaten.

In dieser Masterarbeit sollen epitaktische Dünnschichten mit Nanometerpräzision hergestellt und näher Untersucht werden. Mittels gepulster Laser-Deposition werden dazu Doppelperowskit-Dünnschichten atomar definiert abgeschieden und die katalytischen Eigenschaf-ten untersucht. Ziel der Arbeit ist die Evaluation von „Structure-Property-Relations“ mit besonde-rem Fokus auf die Auswirkung der Sauerstoffunterstöchiomtrie in der Katalysatorschicht.

Das Masterprojekt beinhaltet folgende Aufgaben:

  • Herstellung epitaktischer Filme mittels gepulster Laserdeposition (Laser-MBE) und Varia-tion der Dünnfilm-Stöchiometrie und Orientierung
  • Elektrische und strukturelle Charakterisierung der Schichten (Transport, AFM und XRD)
  • Elektrochemische Charakterisierung der katalytischen Aktivität
  • Evaluation von der Funktionsmaterialien Schichten als katalytisches Oxid

Voraus­setzungen: Gute Kenntnisse in Festkörperphysik, Spaß an interdisziplinärer Arbeit, Experimentelles Geschick, Fähigkeit zur Teamarbeit in einem internationalen Umfeld.

Wir freuen uns auf Ihre Bewerbung für dieses spannende Projekt!

Ansprech­partner:

Dr. Felix Gunkel

E-mail: Bitte diesem Link folgen.

Masterarbeit in
Elektrotechnik/Physik

Modellierung memristiver Speicherzellen (ReRAMs)

Aufbau mit Temperaturverteilung während des Schlatens (rechts, Quelle: A. Marchewka) und Konzentrationsprofile der mobilen Spezies (rechts) einer resistiven Speicherzelle

Ziel: Modellierung des dynamischen Schaltverhaltens von memristiven Speicherzellen für künftige nichtflüchtige Tbit-Speicher

Aufgrund ihrer schnelleren Schaltzeiten, ihres niedrigeren Energieverbrauchs und ihrer guten Skalierbarkeit gelten memristive Speicherzellen (ReRAMs) als potentielle Nachfolger der Flash-Speicher für die nächste Generation nichtflüchtiger Speicherbauelemente. ReRAMs sind Metall-Oxid-Metall-Strukturen, deren Widerstand durch Anlegen einer Spannung oder eines Stromes zwischen einem hochohmigen Zustand (OFF-Zustand der Zelle) und einem niederohmigen Zustand (ON-Zustand) geschaltet werden kann. Ein solches Schaltverhalten zeigen z. B. Zellen mit Ta2O5 als aktivem Material zwischen den Metallelektroden.

In dieser Arbeit soll ein Simulationsmodell entwickelt werden, das das dynamische Verhalten einer resistiven Speicherzelle beschreibt. Dazu soll ein bestehendes Modell, das die Drift und Diffusion der beweglichen Ladungsträger im Oxid beinhaltet, um mögliche Reoxprozesse zwischen Elektrode und Oxidmaterial (z.B. Oxidation/Reduktion der Metallelektrode) erweitert werden und anschließend das Schaltverhalten anhand von Simulationen untersucht werden.

Voraussetzungen:

Interesse an der Modellierung physikalischer Vorgänge, Programmierkenntnisse in C/C++, MATLAB sind hilfreich.

Ansprechpartner:

Dr.-Ing. Stephan Menzel

WSH - Raum 24C413

Tel: 0241 80-27741

E-mail: Bitte diesem Link folgen.

Bachelor-, Masterarbeit in
Elektrotechnik/Materialwissenschaften/Chemie/Physik

Defektchemie von neuartigen auf Ba und Co basierten Elektrokatalysatoren zur Wasserelektrolyse

Ziel: Aufklärung der Defektchemie in neuartigen Perovskit-Katalysatoren durch elektrische Charakterisierung.

Die Energiewende benötigt technische Lösungen zur Pufferspeicherung von umweltabhängigen, erneuerbaren Energien zur Anpassung der eingespeisten Leistung an den Strombedarf der Verbraucher um die Flexibilität der Stromproduktion von z.B. Kohlekraftwerken zu ersetzen.

Eine vielversprechende Lösung ist die Erzeugung von Wasserstoff mithilfe der elektrokatalytischen Wasseroxidation (Wasserelektrolyse). So erzeugter Wasserstoff kann eingelagert und bei Bedarf über Brennstoffzellen wiederum in Energie umgewandelt werden. Momentan mangelt es jedoch an kostengünstigen Katalysatoren, die geeignet sind einen dauerhaften und effizienten Einsatz zu gewährleisten. Das größte Verbesserungspotential wird an der Sauerstoffanode gesehen, weshalb sich diese Masterarbeit mit einem Materialsystem beschäftigt, dass für die Sauerstoffentwicklung entwickelt wurde.

Eine Abschlussarbeit in diesem Themenbereich würde folgende Aspekte beinhalten:

  • Herstellung und Lithografie von Dünnen Schichten
  • Elektrische, strukturelle und elektrochemische Charakterisierung
  • Auseinandersetzung mit Modellen der Defektchemie

Voraussetzungen

Zuverlässigkeit; Lösungsorientiertes Denken; Grundkenntnisse der Festkörper- und Oberflächenphysik sowie der physikalischen und der allgemeinen Chemie; Überdurchschnittliche Studienleistungen; Spaß an experimenteller, multidisziplinärer Arbeit in gruppenübergreifenden Teams.

Ansprechpartner

Daniel Bick

E-mail: Bitte diesem Link folgen.

oder: Dr. Ilia Valov

E-mail: Bitte diesem Link folgen.