@phdthesis{Marfin2014, author = {Marfin, Ihar}, title = {Search for additional Higgs bosons with multi b-quark final states at LHC}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-32819}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2014}, abstract = {The Higgs mechanism is responsible for the spontaneous breaking of the electroweak symmetry leading to the generation of masses of fermions and weak bosons. This thesis is devoted to search for the neutral supersymmetric Higgs particles Φ=h, H and A decaying into b quarks produced in association with at least one more b quark at the Large Hadron Collider. Here the study of the final states characterized by three b-tagged jets is described in detail. The analysis was performed using data corresponding to 2.7 - 4.8 fb^-1 integrated luminosity of pp collisions with a centre-of-mass energy of 7 TeV collected in 2011 with the CMS detector. Two analysis scenarios were adopted to perform a search for neutral Higgs bosons of low and medium masses, 90 GeV ≤ MΦ < 180 GeV and 180 ≤ GeV MΦ ≤ 350 GeV, respectively. Two-dimensional templates, built up from double-b-tagged data and based on the invariant mass of the two leading b jets and a variable reflecting b-jet properties of three leading jets, are used to model the background. The signal is modeled by templates obtained from Monte Carlo simulation. Various systematic effects affecting the signal efficiency and changing shapes of the signal and background templates were investigated. The fitting machinery, based on a binned least-squares fit of the signal and background templates and the systematics model dependent on the hypothesized mass of the pseudoscalar Higgs particle A, was developed to extract the signal and background yields from the data. No significant evidence for the production of the Higgs bosons is found. Using the CLS method, we set cross section times branching fraction upper limits at 95\% confidence level (CL) on the production of such neutral Higgs bosons Φ in the mass range from 90 GeV to 350 GeV. The observed exclusion limits are well within the expected ±2σ band. The benchmark scenario of the Minimal Supersymmetric Standard Model, denoted as mmax , with the two choices of the Higgsino mass parameter, μ = +200 GeV and μ = -200 GeV is considered. The obtained 95\% CL upper limits on σ (pp → bb + Φ) × BR(Φ → bb) are interpreted as the upper limits on the MSSM parameter tan β . Ranges 27 ≤ tan β ≤ 51 and 22 ≤ tan β ≤ 37 for the masses of the Higgs boson from 90 to 350 GeV are ruled out at μ = +200 GeV and μ = -200 GeV, respectively. The 95\% CL limits on tan β obtained in this channel supersede previous tan β limits established by CDF and D0 experiments.}, subject = {Higgs mechanism; Minimal supersymmetric standard model; Large hadron collider; Reaktion pp → bΦ; CMS-Experimente; Higgs-Teilchen; LHC}, language = {en} } @phdthesis{Blasl2017, author = {Blasl, Martin}, title = {Elektrooptisch induzierte Wellenleiter in paranematischen Fl{\"u}ssigkristallen}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-42215}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2017}, abstract = {In dieser Arbeit wird die Entwicklung einer neuartigen fasergekoppelten Wellenleiterweiche beschrieben, womit erstmals das Anwendungspotential elektrooptisch induzierter Wellenleiter f{\"u}r komplexe faseroptische Anwendungen aufgezeigt wird. Die entwickelte Wellenleiterweiche kann das Licht einer Glasfaser auf zwei Glasfasern sowohl wechselseitig schalten als auch mit steuerbarem Leistungsverh{\"a}ltnis aufteilen. Hierzu wird das Prinzip elektrooptisch induzierter Wellenleiter genutzt. Bei diesem Prinzip entsteht in einer aus elektrooptischem Material bestehenden Schicht durch die lokale Brechzahl{\"a}nderung infolge eines elektrischen Feldes oberhalb einer Elektrode ein reversibler Wellenleiter. In den mittels Halbleitertechnologien gefertigten Wellenleiterstrukturen dient das fl{\"u}ssigkristalline Nematogen 5CB als elektrooptisches Material. Hierbei besitzt dessen paranematische Phase eine hohe Transmission {\"u}ber einen breiten Wellenl{\"a}ngenbereich, einen ausgepr{\"a}gten elektrooptischen Kerr-Effekt und eine Relaxationszeitkonstante kleiner einer Mikrosekunde. Neben dem Kerr-Effekt treten in paranematischen Fl{\"u}ssigkristallen elektrooptische Effekte h{\"o}herer Ordnung und ein f{\"u}r die Anwendung kritischer feldinduzierter nematisch-paranematischer Phasen{\"u}bergang auf. In diesem Zusammenhang wird die Eignung paranematischer Fl{\"u}ssigkristalle hinsichtlich der Verwendung in elektrooptisch induzierten Wellenleitern mittels des im Rahmen dieser Arbeit entwickelten D{\"u}nnschichtrefraktometers untersucht.}, subject = {Elektrooptik; Fl{\"u}ssigkristall; Paranematisch; Wellenleiter; Halbleitertechnologie; Electrooptics; Liquid crystal; Paranematic; Waveguide; Semiconductor technology; Elektrooptik; Fl{\"u}ssigkristall; Halbleitertechnologie; Lichtwellenleiter}, language = {de} } @phdthesis{Popp2016, author = {Popp, Andreas}, title = {Elektronische Struktur und Grenzfl{\"a}cheneigenschaften von epitaktischen Chalkopyrit-Schichten}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-42465}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2016}, abstract = {Chalkopyrite gelten aufgrund ihrer direkten Bandl{\"u}cke sowie der hohen Absorptions-koeffizienten als vielversprechende Materialien f{\"u}r Absorber in der D{\"u}nnschichtsolarzellentechnik. Speziell CuGaSe2 (CGS) mit einer f{\"u}r Kupfer-Chalkopyrite großen Bandl{\"u}cke von 1.68 eV ist ein f{\"u}r die Photovoltaik interessantes Material in Hinblick auf Tandemsolarzellen mit CuInSe2. Das Grundverst{\"a}ndnis der Eigenschaften des CGS-Materialsystems ist daher von entscheidender Bedeutung f{\"u}r effizienzsteigernde Optimierungen f{\"u}r Solarzellen auf Chalkopyrit-Basis. Mit Hilfe der Molekularstrahlepitaxie wurden einkristalline CGS-Schichten unterschiedlicher St{\"o}chiometrie auf GaAs-Substraten abgeschieden. Die Oberfl{\"a}chenzusammensetzung sowie die Valenzbandstruktur wurden mit Hilfe der Photoelektronen-Spektroskopie bestimmt. Zus{\"a}tzlich erlaubten die einkristallinen Schichten eine Bestimmung der Periodizit{\"a}t der Oberfl{\"a}che durch niederenergetische Elektronenstreuung. Dabei konnte eine (4x2) Rekonstruktion der Zinkblende-Ordnung der (001) Fl{\"a}che f{\"u}r kupferreiche CGS-Schichten nachgewiesen werden. F{\"u}r kupferarme bis nahst{\"o}chiometrische Pr{\"a}parationsbedingungen wurde eine (4x1) Rekonstruktion erhalten. Die (112) Fl{\"a}che hingegen zeigte f{\"u}r kupferarme St{\"o}chiometrien eine bisher noch nicht nachgewiesene (3x1) Rekonstruktion der Chalkopyrit-Ordnung mit zwei Rotationsdom{\"a}nen, welche f{\"u}r h{\"o}here Cu/Ga Verh{\"a}ltnisse in eine (1x1) Struktur {\"u}berging. Weiterhin gelang es die bereits f{\"u}r Kupfer-Chalkopyrite bekannte Cu2-xSe Sekund{\"a}rphase, welche unter kupferreichen Pr{\"a}parationsbedingungen auftritt, durch einen nachtr{\"a}glichen Heizschritt auf Wachstumstemperatur deutlich abzuschw{\"a}chen bzw. zu entfernen. F{\"u}r die Effizienz der Solarzelle sind die Grenzfl{\"a}chen von Absorber zu Puffer- und Puffer- zu Fensterschicht von besonderer Bedeutung. Die Untersuchung des Heterokontakts von CGS zu ZnO stellt einen weiteren Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit dar. Hierbei stand die Bandanpassung von Chalkopyrit zu ZnO im Vordergrund. F{\"u}r das Wachstum von ZnO konnte mit Hilfe der Metall-Organischen-MBE auf CuGaSe2 das Auftreten einer d{\"u}nnen (1-2 nm) ZnSe-Zwischenschicht nachgewiesen werden. Im Gegensatz zu CuInSe2 wurde jedoch anstatt eines „Spikes" in der Leitungsbandanpassung von CGS zu ZnO ein f{\"u}r die Solarzelleneffizienz ung{\"u}nstiges „Cliff" gefunden. Letzteres trat unabh{\"a}ngig von der CGS Substratorientierung auf. Mit Hilfe von niederenergetischer Elektronenstreuung gelang f{\"u}r das Wachstum von ZnO auf der (112) CGS Fl{\"a}che trotz der großen Gitterfehlanpassung von ZnO zu CGS der Nachweis von geordnetem Wachstum. F{\"u}r das Wachstum von ZnO auf CGS (001) wurde polykristallines Wachstum beobachtet. Aufgrund der nicht optimalen Bandanpassung zum CGS scheint ZnO zusammen mit ZnSe als Pufferschicht kein geeignetes Fenstermaterial f{\"u}r dieses Kupfer-Chalkopyrit zu sein. Damit ist eine m{\"o}gliche Erkl{\"a}rung f{\"u}r den, im Vergleich zu CuInSe2 basierten Zellen, geringen Wirkungsgrad von CGS Solarzellen gefunden.}, subject = {Verbindungshalbleiter; Chalkopyrit; D{\"u}nnschicht-Solarzelle; Heterokontakt; Bandanpassung; Compound semiconductor; Chalcopyrite; Thin-film solar cell; Hetero contact; Band alignment; Kupferkies; D{\"u}nnschichtsolarzelle; Verbindungshalbleiter; Grenzfl{\"a}che}, language = {de} } @phdthesis{Karacheban2017, author = {Karacheban, Olena}, title = {Luminosity measurement at CMS}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-43243}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2017}, abstract = {Luminosity is a key quantity of any collider, since it allows for the determination of the absolute cross sections from the observed rates in a detector. Since the Higgs boson discovery in 2012, the highest priority at the Large Hadron Collider (LHC) has been given to an accurate understanding of the electroweak scale and a search for new physics. Precise luminosity measurements in such conditions are of crucial importance, as they determine the precision of any physics cross section measurement. To increase the production of particles of low cross section the LHC is running at the highest possible luminosity. After the first Long Shutdown (LS1) the original performance goal for the luminosity of was reached with 1011 protons per bunch and a bunch spacing of 25 ns. In such conditions radiation hard detectors with extremely fast response time are required, especially for instrumentation near the beam. The Compact Muon Solenoid experiment is equipped with three online luminometers, which fulfill the listed requirements: the Fast Beam Conditions Monitor (BCM1F), the Pixel Luminosity Telescope (PLT) and the Forward Hadron calorimeter (HF). The BCM1F was upgraded during LS1 from 8 to 24 diamond sensors and is read out by a dedicated fast ASIC. The back-end comprises a deadtime-less histogramming unit, with 6.25 ns bin width and analog-to-digital converters with 2 ns sampling time in the VME standard. A microTCA system with better time resolution is in development. Because of its excellent time resolution BCM1F measures separately both luminosity and machine induced background particles. The performance of the detector in the first running period and radiation damage monitoring of the sensors and electronics chain form the first part of this thesis. Calibration of the luminometers at the LHC is done using van der Meer (VdM) scans. The proton beams are scanned against each other. The effective width of the beams is measured and the visible cross section, the key quantity for the luminosity measurement, is determined. The impact of detector instability, beam-beam effects, correlations of the particle density distributions in the X and Y planes, and satellite and ghost bunches are studied in detail and systematic uncertainties are derived. A comparison of the VdM scans of 2015 and 2016 completes the second part of the thesis. As a contribution to the upgrade of the beam instrumentation for the high luminosity LHC, a novel single crystal sapphire detector was designed, built and studied in a test-beam. The detector comprises a stack of sapphire plates. The response depends on the direction of the incident particles. The performance of the detector is described in the third part of the thesis. It is demonstrated that this sapphire detector can be used for the detection of single relativistic particles. The results point to the dominant contribution of the electrons to the signal generation in sapphire.}, subject = {Collider; Luminosity; Diamond sensors; Van der Meer scan; Sapphire sensors; Collider; Luminosit{\"a}t; Diamant-Sensoren; Van der Meer Scan; Saphir-Sensoren; LHC; Lumineszenz; Sensor; Saphir}, language = {en} } @phdthesis{Blasl2017, author = {Blasl, Martin}, title = {Elektrooptisch induzierte Wellenleiter in paranematischen Fl{\"u}ssigkristallen}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-40845}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2017}, abstract = {In dieser Arbeit wird die Entwicklung einer neuartigen fasergekoppelten Wellenleiterweiche beschrieben, womit erstmals das Anwendungspotential elektrooptisch induzierter Wellenleiter f{\"u}r komplexe faseroptische Anwendungen aufgezeigt wird. Die entwickelte Wellenleiterweiche kann das Licht einer Glasfaser auf zwei Glasfasern sowohl wechselseitig schalten als auch mit steuerbarem Leistungsverh{\"a}ltnis aufteilen. Hierzu wird das Prinzip elektrooptisch induzierter Wellenleiter genutzt. Bei diesem Prinzip entsteht in einer aus elektrooptischem Material bestehenden Schicht durch die lokale Brechzahl{\"a}nderung infolge eines elektrischen Feldes oberhalb einer Elektrode ein reversibler Wellenleiter. In den mittels Halbleitertechnologien gefertigten Wellenleiterstrukturen dient das fl{\"u}ssigkristalline Nematogen 5CB als elektrooptisches Material. Hierbei besitzt dessen paranematische Phase eine hohe Transmission {\"u}ber einen breiten Wellenl{\"a}ngenbereich, einen ausgepr{\"a}gten elektrooptischen Kerr-Effekt und eine Relaxationszeitkonstante kleiner einer Mikrosekunde. Neben dem Kerr-Effekt treten in paranematischen Fl{\"u}ssigkristallen elektrooptische Effekte h{\"o}herer Ordnung und ein f{\"u}r die Anwendung kritischer feldinduzierter nematisch-paranematischer Phasen{\"u}bergang auf. In diesem Zusammenhang wird die Eignung paranematischer Fl{\"u}ssigkristalle hinsichtlich der Verwendung in elektrooptisch induzierten Wellenleitern mittels des im Rahmen dieser Arbeit entwickelten D{\"u}nnschichtrefraktometers untersucht.}, subject = {Elektrooptik; Fl{\"u}ssigkristall; Paranematisch; Wellenleiter; Halbleitertechnologie; Electrooptics; Liquid crystal; Paranematic; Waveguide; Semiconductor technology; Elektrooptik; Fl{\"u}ssigkristall; Halbleitertechnologie; Lichtwellenleiter}, language = {de} } @phdthesis{Kaeso2016, author = {K{\"a}so, Mathias}, title = {Thermischer und elektrischer Transport in hybriden Heterostrukturen}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-38481}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2016}, abstract = {Im ersten Teil untersuchen wir den phononischen W{\"a}rmetransport in nanoskaligen, heterogenen Strukturen. Mit Hilfe des Nichtgleichgewicht-Green-Funktionen-Formalismus leiten wir eine Entwicklung der phononischen Stromtransmission f{\"u}r kleine Frequenzen her. Diese besitzt G{\"u}ltigkeit f{\"u}r eine beliebige Oszillatorkette, welche eine typische Kontakt-Device-Kontakt-Struktur aufweist. Wir nutzen die gefundene Entwicklung in der Landauer Darstellung der W{\"a}rmeleitf{\"a}higkeit, wodurch wir eine systematische Tieftemperaturentwicklung bestimmen k{\"o}nnen. Betrachtet man diese Entwicklung bis zur zweiten Ordnung, erscheint die quantisierte W{\"a}rmeleitf{\"a}higkeit als ein konstantes Plateau, in der Darstellung der W{\"a}rmeleitf{\"a}higkeit geteilt durch die Temperatur. Dies gilt f{\"u}r die von uns untersuchten Kontakt-Device-Kontakt-Systeme, welche vollst{\"a}ndig heterogen sein k{\"o}nnen, insofern das Produkt aus Kopplungskonstante und Oszillatormasse in beiden Kontakten identisch ist. Dabei ist das Ergebnis vollkommen unabh{\"a}ngig vom Streugebiet. Im Anschluss an das Plateau gewinnen die h{\"o}heren Ordnungen der Tieftemperaturentwicklung an Bedeutung und f{\"u}hren zu endlichen Temperaturkorrekturen, die einem kubischen Potenzgesetz gehorchen. Dieses Verhalten h{\"a}ngt von den strukturellen Details des Streugebiets ab und ist in {\"U}bereinstimmung mit dem Experiment und numerischen Berechnungen. Als Anwendung unserer allgemeinen Ergebnisse betrachten wir eine „Double Junction"-Kette und finden als erstes Ph{\"a}nomen nach unserer Tieftemperaturentwicklung ein zweites Plateau. Dieses Plateau steht in Verbindung mit einer phasengemittelten Phononentransmission, welche f{\"u}r steigende Temperaturen zu einer Unabh{\"a}ngigkeit der W{\"a}rmeleitf{\"a}higkeit von der Device-L{\"a}nge f{\"u}hrt. Im weiteren Verlauf dieser Arbeit werden diese Ergebnisse auf quasi-eindimensionale 3DSysteme in der Kontakt-Device-Kontakt-Struktur verallgemeinert. Dazu werden exemplarisch geeignete Kristallstrukturen identifiziert und anschließend f{\"u}r langwellige Phononen mathematisch analysiert. F{\"u}r Temperaturen unterhalb eines kritischen Wertes TK sind die Ergebnisse des eindimensionalen Falls auf jede der akustischen Moden {\"u}bertragbar. Daraus resultiert eine analoge Beschreibung und Diskussion des Tieftemperaturverhaltens der W{\"a}rmeleitung, wie wir sie im strikt eindimensionalen Fall vorfinden. Im zweiten Teil betrachten wir ein thermisches Modell integrierter Schaltkreise, unter Ber{\"u}cksichtigung der zugeh{\"o}rigen Chip-Umgebung. Als die einfachste Wahl, behandeln wir die aktive Schicht („Front End Of Line") als ein Feld, bestehend aus identischen Quantenbauelementen mit der gleichen, von der Zeit abh{\"a}ngigen mittleren Temperatur. Um die Chip-Umgebung zu modellieren, setzen wir voraus, dass sich die aktive Schicht zwischen zwei planparallelen W{\"a}rmereservoirs befindet. Das obere Reservoir stellt dabei die Verdrahtungsschicht des Chips dar („Back End Of Line"). Die Temperatur dieser Schicht ist weitestgehend durch die in den Leitern dissipierte joulesche W{\"a}rme bestimmt und ist typischerweise in der Gr{\"o}ßenordnung von hundert Grad Celsius. Das untere Reservoir verk{\"o}rpert die K{\"u}hleinheit, die sich ungef{\"a}hr auf Raumtemperatur befindet. Wir l{\"o}sen die gekoppelten Gleichungen, die auf der einen Seite den W{\"a}rmetransport zwischen der aktiven Schicht und den umgebenden W{\"a}rmereservoirs und auf der anderen Seite den elektrischen Transport im Quantenbauelement beschreiben. Daraus ergeben sich die Arbeitstemperaturen der betrachteten Quantenbauelemente, welche L{\"o}sungen eines Fixpunktproblems sind. Diese Temperaturen h{\"a}ngen von der Position der aktiven Schicht zwischen den beiden W{\"a}rmereservoirs ab. Die Stabilit{\"a}t der Fixpunkte l{\"a}sst sich aus einer geeigneten Linearisierung der zeitabh{\"a}ngigen Gesamtl{\"o}sung ableiten. F{\"u}r ausgew{\"a}hlte Parameter und eine aktive Schicht aus identischen Nanotransistoren werden numerische L{\"o}sungen pr{\"a}sentiert.}, subject = {Thermischer und elektrischer Transport; Nanoheterostrukturen; Quantisierte W{\"a}rmeleitf{\"a}higkeit von Phononen; Thermal and electrical transport; Thermal properties of integrated nano-devices; Quantized thermal conductance of phonons; Nano-heterostructures; Thermische Eigenschaften integrierter Nanobauelemente; W{\"a}rmeleitf{\"a}higkeit; Elektrische Leitf{\"a}higkeit; Quantenelektronik; Thermisches Phonon}, language = {de} } @phdthesis{Guenther2010, author = {G{\"u}nther, Falk}, title = {Pair correlations from symmetry-broken states in strongly correlated electronic systems}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus-19631}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2010}, abstract = {As a result of 20 years of experimental and theoretical investigations of high temperature superconductors (HTSC) one can draw a very complex and rich phase diagram that cannot be described completely yet. Numerous experimental findings give strong hints for an inhomogeneous distribution of spin and charge correlations in HTSC. Motivated by the experimental findings we try to answer the question whether pair correlations from broken symmetry states can be found in the framework of the Gutzwiller approximation of the Hubbard model.After an introductory discussion of selected experimental works and theoretical models we derive the charge-rotationally invariant Gutzwiller functional for the one-band Hubbard model. On this basis we calculate various states from the saddle point solution of functional in the attractive (U<0) regime. Starting with a second order expansion we investigate the instability of a normal system towards SC in the framework of the time dependent Gutzwiller approximation (TDGA). We derive criteria for a phase transition from the normal to the superconducting phase in the paramagnetic regime. We show results for an infinite dimensional lattice that are in good agreement with QMC data. In the next section of this work we present results for finite dimensional systems. We compare numerical results from the GA with the conventional Hartree-Fock approximation. As an example we discuss a homogeneously superconducting and a charge-ordered state. We show that the difference is mainly in the crossover from weak to strong coupling which is due to the renormalization in the Gutzwiller formalism. In a next step we derive an effective Hamiltonian on top of the saddle point solution. We compare the formalism analytically with the findings from the well known BCS theory. We verify our conclusions by numerical calculations. Motivated by different experimental works on d-wave symmetric k-dependent SC gaps we focus on the question whether states including non-local pair correlations can be a solution of the GA and how does this correlation lower the energy.We restrict to the repulsive regime (U>0) and discuss the formal requirements for a possible solution in view of a coexisting spin order and the interplay of local and non-local pair order. As a next application we prepare inhomogeneous solutions in the normal and in the extended Hubbard model where we include an additional inter-site interaction by the parameter V>0. We present inhomogeneous solutions that are characterized by stripe-shaped domains where the parameters for charge- and pair- ordering change their phases or their amplitude. We obtain results for the normal and the extended Hubbard model and we discuss the influence of the parameter V. We show that in case of V>0 a pair density wave (PDW) without stripes is the ground state. Another focus of the work is on point-like inhomogeneities namely polarons and (anti-)vortices in finite clusters. We present results that show a good agreement with the logarithmic dependence of the energy of the vortex state with respect to the vortex radius as well as possible attraction between vortex and anti-vortices. Finally in the last chapter we introduce the superfluid density in order to discuss the stability of our solutions in finite dimensional systems. We give a short overview on different analytical approaches to this quantity. We present an approach that is based on an energy expansion view of an angular distortion of the charge vector field. We discuss this approach by comparing the numerical GA results with exact QMC results where our approach turned out to be in good qualitative agreement.}, subject = {Elektronenkorrelation; Hubbard-Modell; Festk{\"o}rperphysik; Korrelierte Elektronensysteme; Attraktives Hubbardmodell; Solid state physics; Correlated electronic systems; Attractive Hubbard model}, language = {en} } @phdthesis{BaronvonOelsen2012, author = {Baron von Oelsen, Ernst}, title = {The time-dependent Gutzwiller Approximation for Multi-Band Hubbard Models}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus-25206}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2012}, abstract = {We formulate a generalization of the time-dependent Gutzwiller theory for the application to multi-band Hubbard models. Our approach allows for the computation of general momentum- and frequency-dependent two-particle response functions. The in-depth knowledge of them is crucial for the understanding and interpretation of experiments in solid-state physics. In the calculation of ground-state properties of Hubbard models, the Gutzwiller approach is known to overcome the main shortcomings of the Hartree-Fock approximation, whose time-dependent generalization is the standard text-book method for the calculation of response functions. We therefore expect that the time-dependent Gutzwiller theory, that has been formulated only for the single-band Hubbard model so far, will offer a technique yielding new insight into the dynamics of strongly-correlated multi-orbital systems. In this thesis, we motivate the employment of multi-orbital Hubbard models and give an introduction to multi-band Hubbard models in Chapters 1 and 2. Their treatment within the Gutzwiller variational approach is subject of Chapter 3, where it is supplemented by investigations that connect our new approach to previous results. We derive the random-phase approximation as the time-dependent Hartree-Fock theory in Chapter 4, followed by the derivation of the corresponding time-dependent Gutzwiller theory in Chapter 5. We demonstrate the applicability of our new approach in Chapter 6, where we calculate the transversal spin susceptibility of a Hubbard model with two degenerate bands and present numerical results for systems in infinite and three spatial dimensions. A summary and conclusion is given in the final Chapter. Mathematical details of our derivations are presented in several appendices.}, subject = {Hubbard-Modell; Zeitabh{\"a}ngige Methode; Stochastische Approximation; Zeitabh{\"a}ngige Gutzwiller-N{\"a}herung; Mehr-Band Hubbard Modelle; Spinsuszeptibilit{\"a}t; Time-dependent; Gutzwiller; Multi-Band Hubbard Models; Spin susceptibility}, language = {en} } @phdthesis{Stegler2020, author = {Stegler, Martin}, title = {Studies on the influence of mechanical stress on the properties of silicon sensor modules for the ATLAS Phase-II Upgrade}, doi = {10.26127/BTUOpen-5323}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-53230}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2020}, abstract = {The subject of this thesis is the development and test of silicon strip detectors for the high luminosity upgrade of the tracking detector of the ATLAS experiment at the Large Hadron Collider. Special emphasis is devoted to the understanding of the impact of mechanical stress on the electrical properties and the particle detection performance of detector modules. First simulations were done to estimate the maximum expected stress on a sensor when operated at -30 °C within the future silicon strip tracking detector ITk, at ATLAS. The maximum stress in a worst case scenario is expected to be 27 MPa. Tensile strength tests were done to estimate the maximum stress which can be applied to a silicon strip sensor. Silicon shards, with a thickness and dopand concentration corresponding to the ITk sensor specifications break at >23 MPa, wafers at >700 MPa and sensors at ~ 400 MPa. The huge variations lead to the assumption, that the tensile stregth, which is highly dependent on the quality of the crystal lattice, is due to different cutting technology. Wafers, irradiated with a fluence equivalent of a lifetime dose of an ITk sensor, show no stress dependency of the youngs modulus. The tensile strength of irradiated wafers is decreased by ~ 6,6 \%. No damage on silicon sensors from mechanical stress is expected for sensor modules installed it the ITk. The electrical properties of silicon strip sensors were studied for applied mechanical stress on ATLAS07 sensors up to 60 MPa. The specifications of the sensors are similar to the specification of strip sensors in the future silicon strip tracker barrel region of the ATLAS detector. The leakage current changes at 50 MPa by -1.7 \%, the bias resistance by +0.8 \% and the interstrip resistance by -25 \%. The depletion voltage and the implant resistance are not affected by mechanical stress. Except for the interstrip resistance the results can be explained by piezoresistive effects. Silicon strip modules were build and studied in particle test beams. These modules consists of an ATLAS07 or an ATLAS12 sensor and an analogue readout to study the influence of stress on the module performance. The sensor module noise is independent from the applied stress. An effect of stress on the signal strength was seen. The ATLAS07 sensor module signal strength was decreased and the ATLAS12 sensor module signal strength was increased with a slope of ~0,6 MPa^-1. The average cluster size of the ATLAS07 sensor module was increased by 0,25 \% MPa^-1 and the average cluster size of the ATLAS12 sensor module was decreased by 0,06 \% MPa^-1 with applied stress.}, subject = {ATLAS; Piezoresistivity; Stress; Silicon; ITk; Silizium; Sensormodul; LHC; Silicium; Sensor; Piezowiderstand; ATLAS }, language = {en} } @phdthesis{Reichmann2022, author = {Reichmann, Felix}, title = {Germanium, Zinn und (Zink-) Galliumoxid f{\"u}r fortschrittliche Mikro- und Optoelektronik : Einblicke in die elektronische Struktur der Oberfl{\"a}che mit Photoemissionstechniken}, doi = {10.26127/BTUOpen-6208}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-62080}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2022}, abstract = {Historically, Ge is one of the oldest materials in the semiconductor industry and its (001) surface has been the subject of extensive investigations by photoelectron spectroscopy. I am going to challenge the predominant attribution of a semi-conducting nature of the Ge(001) surface in this thesis. My investigations reveal the presence of a Ge(001) surface state above the Fermi-level, occupied at room temperature. Employing time- and temperature-dependent angle-resolved photoelectron spectroscopy, I will demonstrate that the presence of this surface state is evidence for the conducting nature of the surface at room temperature. Sparked by the remarkable properties of the GeSn-alloy and a trend towards Ge-Sn-related multiquantum well fabrication, I investigate the surface electronic structure of Ge(001) after adsorption and incorporation of Sn. With an in-depth analysis of surface core-level shifts, I will extend the growth model of the Sn wetting layer formation by also detailing structural changes in the subsurface region. At the same time, the modifications of the electronic structure will be detailed, observing the removal of the Ge(001) surface states, the creation of a new, Sn-related surface state and the initial stages of the Schottky barrier formation. β-Ga₂O₃ a transparent semi-conducting oxide that has sparked a lot of interest over the last decade, because it offers an ultra-wide band gap and high break down voltage. However, due to its monoclinic crystal structure, device fabrication is rather challenging and researchers are already looking into alternative materials. One of these candidates is ϵ-Ga₂O₃ and this work presents a combined study by photoelectron spectroscopy and ab initio calculations of its electronic structure. (Hard) X-rays reveal the impact of photoelectron recoil and the absence of a band bending to the surface, while the dispersion of experimentally determined valence states compares favorably with the calculations based on hybrid density-functional theory. Another alternative to β-Ga₂O₃ be ZnGa₂O₄ and I will present an investigation on the electronic structure of its (100) surface. Due to the novelty of ZnGa₂O₄ single-crystals, I am first going to explore the preparation of a clean and well-ordered surface by standard in-situ sputtering and annealing. I will show that already low annealing temperatures induce Zn-deficiency, leading to non-stoichiometric surfaces, further exacerbated by sputtering. By changing the sputtering parameters and the annealing conditions, the preparation of a surface with sufficient quality for subsequent investigations will be demonstrated. The results by photoemission techniques compare favorably with the expectations from theory and allowing the first fundamental insights into the surface electronic structure.}, subject = {Angle-resolved photoemission spectroscopy; X-ray photoelectron spectroscopy; Germanium-tin; Zinc gallium oxide; Surface science; ARPES; Gallium-Zink-Oxid; XPS; Halbleiteroberfl{\"a}che; Bandstruktur; Elektronenstruktur; Germaniumverbindungen; Galliumverbindungen; ARPES; R{\"o}ntgen-Photoelektronenspektroskopie}, language = {en} }