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    <completedYear>2014</completedYear>
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    <completedDate>2014-07-25</completedDate>
    <publishedDate>--</publishedDate>
    <thesisDateAccepted>2014-07-07</thesisDateAccepted>
    <title language="eng">Plasma enhanced growth of GaN single crystalline layers from vapour phase</title>
    <title language="deu">Plasmaunterstützte Züchtung von einkristallinen GaN-Schichten aus der Gasphase</title>
    <abstract language="eng">Gallium nitride (GaN) is a III-V semiconductor, characterized by direct, wide band gap of 3.4 eV at RT. As a material of particular interest for opto- and power electronics applications, it has been thoroughly studied in recent years. Utilization of GaN homoepitaxy in manufacturing of laser diodes (LDs), light-emitting diodes (LEDs), power devices, etc. would be beneficial in terms of reducing defect density, thus improving their lifetime and performance. Yet cost-effective process for providing native GaN substrates has not been established so far.&#13;
The focus of this work is put on development of a new method to grow single crystalline GaN layers from Ga vapour. Our approach exploits microwave (MW) plasma as a source of excited nitrogen species, in contrast to classical physical vapour transport (PVT)-based technique, in which ammonia (NH3) serves as a source of reactive nitrogen. Novelty of MW plasma enhanced growth of GaN from vapour lies in MW nitrogen plasma formation in the vicinity of the seed, at moderate pressure (200 – 800 mbar range), and concurrent physical vapour transport of Ga to the growth zone. Simulations of the growth setup (HEpiGaN software) and of the MW plasma source (CST Microwave software) have followed the extensive investigations of material properties. The growth setup and the MW plasma source, with the resonance cavity being its crucial part, have been constructed and implemented into the existing growth reactor.&#13;
The stability of MW plasma in function of temperature and pressure has been studied along with its influence on the seed temperature, and thus on the growth conditions. Furthermore, optical emission spectroscopy (OES) has been utilized for in-situ characterization of the growth atmosphere. Studies on the interaction of Ga vapour with the nitrogen discharge were interpreted on the basis of the level structure of lower excited states of Ga.&#13;
Deposition experiments have been conducted, using sapphire seeds, GaN, AlN and AlGaN templates, while GaN single crystalline layers have been grown on sapphire and GaN templates. Characterization of GaN layers have been done by various methods, i.e. structure of layers by scanning electron microscopy (SEM), their composition by energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) and secondary ion mass spectrometry (SIMS), and crystal quality by high resolution X-ray diffraction (HRXRD). Results of the characterization together with outcome of OES measurements revealed importance of carbon for the sub-atmospheric MW plasma enhanced growth of GaN from vapour. In addition, this fact was confirmed by experiments in the setup with reduced carbon content. Possible routes for GaN synthesis have been discussed, with the most probable being CN-assisted GaN formation. While CN was detected in the plasma spectra, there was no evidence for the existence of GaN molecules in vapour phase.</abstract>
    <abstract language="deu">Galliumnitrid (GaN) ist ein III-V-Halbleiter, der durch seine direkte, breite Bandlücke von 3.4 eV bei Raumtemperatur gekennzeichnet ist. Als Material von besonderem Interesse für Anwendungen in der Opto- und Leistungselektronik, wurde es in den letzten Jahren umfangreich untersucht. Die Verwendung der GaN-Homoepitaxie in der Herstellung von Laserdioden (LDs), Leuchtdioden (LEDs), Leistungsbauelementen etc. wäre günstig bezüglich der Verringerung die Defektdichte, um ihre Lebensdauer und Leistung zu verbessern. Ein kostengünstiges Verfahren zur Bereitstellung von GaN-Eigensubstraten wurde jedoch bisher nicht etabliert.&#13;
Der Schwerpunkt dieser Arbeit ist die Entwicklung einer neuen Züchtungsmethode um einkristalline GaN-Schichten herzustellen. Unsere Vorgehensweise nutzt Mikrowellen (MW)-Plasma als Quelle angeregter Stickstoff-Spezies, im Gegensatz zu dem klassischen physikalischen Gasphasentransport (PVT) basierten Verfahren, in dem Ammoniak (NH3) als Quelle für reaktiven Stickstoff dient. Die Neuheit des MW-Plasmas gestützten Wachstums von GaN aus Gallium(Ga)-Dampf liegt in der MW-Plasmaerzeugung in der Nähe des Keims bei mittlerem Druck (200 - 800 mbar) und gleichzeitigen physikalischen Transport von Ga-Dampf in die Wachstumszone.&#13;
Den Simulationen des Aufbaus (HEpiGaN Software) und der MW-Plasmaquelle (CST Microwave Software) folgten die umfangreichen Untersuchungen der Materialeigenschaften. Der Aufbau und die MW-Plasmaquelle, die als wesentliche Komponente den Hohlraumresonator enthält, wurden konstruiert und in den vorhandenen Wachstumsreaktor implementiert. Die Stabilität des MW-Plasmas als Funktion von Temperatur und Druck wurde zugleich mit ihrem Einfluss auf die Keimtemperatur und damit auf die Wachstumsbedingungen untersucht. Außerdem wurde die Optische Emissionsspektrometrie (OES) zur in-situ Charakterisierung der Wachstums-Atmosphäre verwendet. Die Wechselwirkung des Ga-Dampfes mit der Stickstoffentladung wurde auf der Basis der Energieniveau-Struktur der unteren angeregten Ga-Zustände interpretiert. Die Abscheidungs-Experimente wurden unter Verwendung von Saphir-Keimsubstraten, GaN- , AlN- und AlGaN–Templates durchgeführt. Die GaN-Schichten wurden auf Saphir-Keimsubstraten und auf GaN-Templates gewachsen und mit verschiedenen Methoden charakterisiert: die Struktur mit der Rasterelektronenmikroskopie (SEM), die Zusammensetzung mit der Energiedispersiven Röntgenspektroskopie (EDX) und der Sekundärionen-Massenspektrometrie (SIMS) und die Kristallqualität mit der hochauflösenden Röntgenstrukturanalyse (HRXRD). Die Ergebnisse der Charakterisierung zeigten zusammen mit den Resultaten der OES-Messungen die Bedeutung von Kohlenstoff für das MW-Plasma gestützte, subatmosphärische Wachstum von GaN aus der Gasphase. Zusätzlich wurden sie durch die Experimente im Aufbau mit reduziertem Kohlenstoffgehalt bestätigt. Mögliche Wege der GaN-Synthese wurden diskutiert, wobei die CN-unterstützte GaN-Bildung der wahrscheinlichste ist. Während CN in den Plasmaspektren nachgewiesen wurde, gab es keine Beweise für die Existenz von GaN-Molekülen in der Dampfphase.</abstract>
    <identifier type="urn">urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-30710</identifier>
    <licence>Keine Lizenz vergeben. Es gilt das deutsche Urheberrecht.</licence>
    <author>Radoslaw Zwierz</author>
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      <value>GaN</value>
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      <value>Vapour growth</value>
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      <value>Microwave plasma</value>
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      <value>Züchtung aus der Gasphase</value>
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      <value>Plasma</value>
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      <value>Galliumnitrid</value>
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      <value>Gasphase</value>
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      <value>Plasma</value>
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    <collection role="ddc" number="621">Angewandte Physik</collection>
    <collection role="collections" number="">Wiss. Publikationen</collection>
    <collection role="old_institute" number="">LS Experimentalphysik / Materialwissenschaften</collection>
    <collection role="institutes" number="1504">FG Experimentalphysik und funktionale Materialien</collection>
    <thesisPublisher>BTU  Cottbus - Senftenberg</thesisPublisher>
    <thesisGrantor>BTU Cottbus - Senftenberg</thesisGrantor>
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    <completedYear>2018</completedYear>
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    <completedDate>2018-05-02</completedDate>
    <publishedDate>--</publishedDate>
    <thesisDateAccepted>2018-02-12</thesisDateAccepted>
    <title language="deu">Grundlegende Untersuchungen zur Phasenmodulation von Licht im Subnanometer-Bereich mittels diffraktiver Mikrospiegelarrays</title>
    <title language="eng">Fundamental investigations on the phase modulation of light in the subnanometer range by diffractive micromirror arrays</title>
    <abstract language="deu">Mikrospiegelarrays (MMA) ermöglichen über ihre programmierbare Oberflächentopographie die Phasenmodulation von Licht und fungieren so als Flächenlichtmodulatoren (SLM). Die Phasengenauigkeit, die profilometrisch auf wenige Nanometer kalibriert werden kann, bestimmt die optische Leistungsfähigkeit der MMAs und ihre Charakterisierung und Verbesserung sind somit essentiell für das Erschließen neuer Anwendungen. Um einen Zugang zur Phasenmodulation diffraktiver MMAs im Subnanometer-Bereich zu schaffen, werden eine ortsaufgelöste Streulichtmesstechnik vorgeschlagen, deren Entwicklung beschrieben und experimentelle Ergebnisse diskutiert. Multispektrale Streulichtmessungen sind konsistent mit Beugungsrechnungen, die auf interferometrisch bestimmten Rauigkeitsparametern der Mikrospiegeloberfläche beruhen, und offenbaren MMA-Streulicht &lt; 10−4, womit erstmals MMA-Kontraste &gt; 10 000 nachgewiesen werden konnten. Durch die hohe Messempfindlichkeit und Reproduzierbarkeit können Änderungen der MMA-Oberflächentopographie von &lt; 1nm detektiert werden, was in einer intensitätsbasierten Kalibrierung der Phasenmodulation Anwendung findet, mit der Graustufen auf wenige Promille genau eingestellt werden können. Diese Ergebnisse demonstrieren die hohe Attraktivität eines Streulichtansatzes für die Charakterisierung und Kalibrierung diffraktiver MMAs – und möglicherweise auch anderer SLMs.</abstract>
    <abstract language="eng">Micromirror arrays (MMA) enable phase modulation of light by a programmable surface topography and act as spatial light modulators (SLM). The phase accuracy, which can be calibrated profilometrically to a few nanometers, determines the MMA’s optical performance; its characterization and improvement is therefore essential to open up new applications. In order to gain access to the phase modulation of diffractive MMAs in the subnanometer range, we suggest a spatially resolved scatter measurement, describe its development and discuss experimental results. Multispectral scatter measurements are consistent with diffraction calculations that are based on interferometric roughness parameters of the micromirror surface and reveal MMA scatter &lt; 10−4, giving first experimental proof of MMA contrast ratios &gt; 10 000. The high measurement sensitivity and reproducibility enable the detection of changes in the MMA surface topography of &lt; 1nm. This is applied to an intensity-based calibration of the phase modulation, whereby greyscale intensities can be set with a precision of tenths of a percent. These results demonstrate that a scatter approach is highly attractive for the characterization and calibration of diffractive MMAs – and perhaps also other types of SLMs.</abstract>
    <identifier type="urn">urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-44854</identifier>
    <licence>Keine Lizenz vergeben. Es gilt das deutsche Urheberrecht.</licence>
    <author>Cornelius Sicker</author>
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      <value>Mikrospiegelarray</value>
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      <value>Flächenlichtmodulator</value>
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      <value>Streulicht</value>
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      <value>Phasenmodulation</value>
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      <value>Beugung</value>
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      <value>Micromirror array</value>
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      <value>Spatial light modulator</value>
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      <value>Phase modulation</value>
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      <value>Scattered light</value>
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      <value>Phasenmodulation</value>
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      <value>Beugung</value>
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    <collection role="ddc" number="535">Licht, Infrarot- und Ultraviolettphänomene</collection>
    <collection role="collections" number="">Wiss. Publikationen</collection>
    <collection role="institutes" number="1522">FG Mikro- und Nanosysteme</collection>
    <thesisPublisher>BTU  Cottbus - Senftenberg</thesisPublisher>
    <thesisGrantor>BTU Cottbus - Senftenberg</thesisGrantor>
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    <completedYear>2015</completedYear>
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    <completedDate>2015-12-17</completedDate>
    <publishedDate>--</publishedDate>
    <thesisDateAccepted>2015-02-15</thesisDateAccepted>
    <title language="deu">Vergleich relevanter Parameter von Multipixelsensoren für Spurdetektoren nach Bestrahlung mit hohen Proton- und Neutronflüssen</title>
    <title language="eng">Comparison of relevant parameters of multi-pixel sensors for tracker detectors after irradiation with high proton and neutron fluences</title>
    <abstract language="deu">Um eine höhere Sensitivität für seltene Physikereignisse zu erzielen, wird die Luminosität am LHC in der dritten Upgrade-Phase um den Faktor fünf gesteigert. Die damit verbundene Steigerung der Wechselwirkungsrate bedingt für den CMS-Spurdetektor strahlungshärtere Sensoren. Um das geeignetste Material zu finden, wurde die HPK-Kampagne gestartet. Ziel der Kampagne ist es, die auf dem Markt verfügbaren Siliziumsubstrate und Prozesstechnologien auf ihre Eignung zu überprüfen.&#13;
In der vorliegenden Arbeit wurden aus der HPK-Kampagne die sogenannten MPix-Sensoren untersucht. Dafür wurde zunächst eine Probestation in Betrieb genommen und die Steuerungssoftware programmiert. Zusätzlich wurden neuartige Auswertungsmethoden entwickelt und eine Datenbank eingerichtet. Zur Untersuchung der Änderung der Sensoreigenschaften durch Bestrahlung wurden die MPix-Sensoren zunächst vor der Bestrahlung charakterisiert und die Ergebnisse anschließend mit den Ergebnissen nach Bestrahlung verglichen. Der Untersuchungsfokus lag auf dem Einfluss des Sensorsubstrats, der Produktionstechnologie und der Bias-Strukturen und der Strahlenhärte. Durch Bestrahlung degenerierten die Sensortypen unterschiedlich stark. Der Anstieg des Stromes durch Bestrahlung ist kleiner für Sensoren aus Magnetic-Czochralski-Silizium verglichen mit Sensoren aus Float-Zone-Silizium. Für Sensoren aus Float-Zone-Silizium ist der Stromanstieg schwächer für 200 µm dicke Sensoren verglichen mit 320 µm dicken Sensoren. Bias-Strukturen aus Polysilizium und Punch-Through-Struktur werden durch die Bestrahlung geschädigt. Bei Strukturen aus Polysilizium steigt der Widerstand durch Bestrahlung um etwa 50% und bei der Punch-Through-Struktur steigt die Punch-Through-Spannung um den Faktor zwei.</abstract>
    <abstract language="eng">The further increase of the luminosity of the Large Hadron Collider (LHC) at CERN requires new sensors for the tracking detector of the Compact Muon Solenoid (CMS) experiment. These sensors must be more radiation hard and of a finer granularity to lower the occupancy. In addition the new sensor modules must have a lower material budget and have to be self triggering.&#13;
Sensor prototypes, the so called “MPix”-sensors, produced on different materials were investigated for their radiation hardness. These sensors were fully characterized before and after irradiation. Of particular interest was the comparison of different bias methods, different materials and the influence of various geometries. The degeneration rate differs for the different sensor materials. The increase of the dark current of Float-Zone-Silicon is stronger for thicker sensors and less than for Magnetic-Czochralski-Silicon sensors.&#13;
Both tested bias structures are damaged by the irradiation. The poly silicon resistance increases after irradiation by fifty percent. The Punch-Through-Structure is more effected by irradiation. The punch-through voltage increase by a factor of two. Due to the higher pixel current, the working point of the sensor is shifted to smaller differential resistances.</abstract>
    <identifier type="urn">urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-36359</identifier>
    <licence>Keine Lizenz vergeben. Es gilt das deutsche Urheberrecht.</licence>
    <author>Matthias Bergholz</author>
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      <language>deu</language>
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      <value>Multipixelsensoren</value>
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      <value>Strahlenhärte</value>
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      <value>CMS</value>
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      <value>HPK-Kampagne</value>
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      <value>Spurdetektor</value>
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      <value>Compact Muon Solenoid</value>
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      <value>HPK campaign</value>
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      <value>Multi-pixel sensors</value>
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      <value>Tracker</value>
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      <value>Radiation hardness</value>
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      <value>CMS-Detektor</value>
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      <value>Sensor</value>
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      <value>Spurdetektor</value>
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      <value>Strahlenresistenz</value>
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    <collection role="ddc" number="530">Physik</collection>
    <collection role="collections" number="">Wiss. Publikationen</collection>
    <collection role="institutes" number="1999">HP Physik</collection>
    <collection role="old_institute" number="">HP Physik</collection>
    <thesisPublisher>BTU  Cottbus - Senftenberg</thesisPublisher>
    <thesisGrantor>BTU Cottbus - Senftenberg</thesisGrantor>
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    <completedDate>2015-04-29</completedDate>
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    <thesisDateAccepted>2014-11-07</thesisDateAccepted>
    <title language="eng">Development of Beam Halo Monitors for the European XFEL using radiation hard sensors and demonstration of the technology at FLASH</title>
    <title language="deu">Entwicklung von Beam Halo Monitoren mit strahlungsharten Sensoren für den Europäischen XFEL und Demonstration der Technologie bei FLASH</title>
    <abstract language="eng">The European X-Ray Free-Electron Laser (E-XFEL), currently under construction in Hamburg, Germany, is intended to be an international linear accelerator (linac) based user facility. Its electron beam can carry maximal average power of 600 kW. A beam with such a high power needs to be carefully transmitted through the machine and safely dumped after utilization. This is supported by various diagnostics tools. A Beam Halo Monitor (BHM) based on synthetic diamond and sapphire sensors has been designed.&#13;
Diamond sensors are developed by the company element6 for the detection of ionizing radiation and used previously elsewhere. Sapphire sensors are in this thesis applied for the first time.&#13;
The BHM concept has been applied already at the Free-electron Laser in Hamburg (FLASH). A module with four diamond and four sapphire sensors was designed, installed inside the beam pipe, commissioned, calibrated and has been successfully operated for 4 years. The system contributed significantly to safe and efficient operation of FLASH.&#13;
Both types of the sensors for the BHM were characterized. Measurements of radiation tolerance are done in a 10 MeV electron beam for polycrystalline CVD (pCVD) diamond sensors for the first time up to a dose of 10 MGy and for sapphire sensors up to 5 MGy. The charge collection efficiency (CCE) drops as a function of the absorbed dose, is however still sufficient for application as a BHM.&#13;
To improve a main sensor characteristic, the charge collection efficiency, for sapphire sensors the impurity concentration was reduced and different growth techniques were compared. Finally, charge collection efficiency of about 5 % for a bias voltage of 500 V was reached.&#13;
The BHM concept for the XFEL is designed and in the construction phase.</abstract>
    <abstract language="deu">Der European X-Ray Free-Electron Laser (E-XFEL), dessen Aufbau zur Zeit in Hamburg stattfindet, soll als international organisierte LINAC basierte Strahlungsquelle für Nutzer betrieben werden. Die mittlere Leistung im Elektronenstrahl wird 600 kW betragen. Ein Strahl mit so hoher Leistung muss sicher durch den Beschleuniger gesteuert, und nach seiner Nutzung sicher am vorgesehenen Ort vernichtet werden. Die Führung des Strahls wird von verschiedenen Diagnoseinstrumenten unterstützt. Hierzu zählt ein Beam Halo Monitor, der  Sensoren aus hochreinem Diamant- und Saphirkristallen nutzt. Diamantsensoren wurden speziell für den Nachweis ionisierender Strahlung von der Firma Element6 entwickelt und wurden bereits an anderen Beschleunigen verwendet. Saphiresenoren werden in dieser Arbeit zum ersten Mal von verschiedenen Herstellern getestet und verwendet. &#13;
Das Konzept eines solchen Beam Halo Monitors wurde im Rahmen dieser Arbeit bereits beim Free-Electron Laser in Hamburg (FLASH) entwickelt und angewandt. Hier wurde ein Modul mit jeweils 4 Diamant- und 4 Saphirsensoren installiert, in Betrieb genommen und getestet. Seit nunmehr 4 Jahren ist es ohne Ausfall in Betrieb und hat in dieser Zeit signifikant zur Erhöhung der Effizienz von FLASH beigetragen.&#13;
Vor dem Einbau bei FLASH wurden beide Sensortypen charakterisiert. Polykristaline CVD (pCVD) Diamantsensoren wurden in einem 10 MeV Elektronenstrahl mit bis zu 10 MGy und Saphirsensoren bis zu 5 MGy Dosis getestet. Die sogenannte Charge Collection Efficiency (CCE) fällt dabei in Abhängigkeit von der applizierten Dosis ab, bleibt aber immer noch ausreichend hoch, so dass die Sensoren für einen BHM verwendet werden können. &#13;
Ferner wurde der Einfluss der Reinheit von Saphirsensoren auf die Charge Collection Efficiency untersucht. Die Konzentration Verunreinigungen wurde bei Auswahl der Sensoren verringert, und verschiedene Herstellungsverfahren wurden betrachtet. Im Resultat konnten Sensoren mit einer Charge Collection Efficiency von 5% bei einer Spannung von 500 V hergestellt werden.&#13;
Das Konzept für den XFEL ist entwickelt und bereits in der Phase der Realisierung.</abstract>
    <identifier type="urn">urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-34757</identifier>
    <licence>Keine Lizenz vergeben. Es gilt das deutsche Urheberrecht.</licence>
    <author>Alexandr Ignatenko</author>
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      <value>Sensor</value>
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      <type>uncontrolled</type>
      <value>Diamond</value>
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      <value>Sapphire</value>
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      <value>Development</value>
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      <value>Beam Halo Monitor</value>
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      <language>deu</language>
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      <value>Sensor</value>
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      <language>deu</language>
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      <value>Diamant</value>
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