Schnelle breitbandige Mikrowellenmikroskopie (FABSMM)
Automatisierungstechnik, Mechatronik, Regelungssysteme, Intelligente Technische Systeme, Robotik
Bild- und Sprachverarbeitung, Computergraphik und Visualisierung, Human Computer Interaction, Ubiquitous und Wearable Computing
Datenmanagement, datenintensive Systeme, Informatik-Methoden in der Wirtschaftsinformatik
Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
Mikrosysteme
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Hinzufügung der Zeitbereichsoption zum aktuellen SMM-Aufbau ist betriebsbereit, und die Messungen wurden an der Referenzprobe von Nanopunkt-Kapazitäten demonstriert. Aufgrund von Zeitmangel konnten weitere Proben nicht untersucht werden. Die Ergebnisse sind jedoch ermutigend, dieses Instrument für ein besseres Verständnis der Mikrowelleneigenschaften von Halbleiterproben unter Ausnutzung des SMM einzusetzen. Es wurden verschiedene Scanmuster in das System integriert. Es wurde festgestellt, dass ein lineares Muster das effizienteste ist und in Verbindung mit einem neuronalen Netz und dem Überspringen einer Zeile die Scangeschwindigkeit verdoppeln kann. FEM-Simulationen mit dem hochmodernen Simulationsprogramm Ansys HFSS wurden zur Überprüfung der Messungen der Proben verwendet. Es wurden auch quantitative Analysen von Proben mit ähnlichen Abmessungen von Goldpunkten durchgeführt, und es wurden weitere Informationen über die Erhöhung der Geschwindigkeit des SMM-Aufbaus gewonnen. SMM bietet ein großes Potenzial für die Materialwissenschaft und die Halbleiterindustrie. Insbesondere die Breitband-SMM könnte sich zu einer Standardmethode entwickeln, um vergrabene Materialien und Defekte aufzuspüren und Materialien auf zerstörungsfreie Weise elektrisch zu charakterisieren, da mit einem einzigen Scan wesentlich mehr Informationen über die Probe gewonnen werden können. Der langsame SMM-Scanprozess wird noch langsamer, wenn mehrere Frequenzen gescannt werden sollen. Dadurch ist es für industrielle Anwendungen, die zu einem Masseneinsatz führen sollen, weniger geeignet. Es erschwert auch den Einsatz bei der Analyse biologischer Proben und beweglicher Objekte, da diese durch Vibrationen, Temperaturschwankungen und Drift aufgrund von Umweltbedingungen beeinträchtigt werden können. So konnten beispielsweise vor der Durchführung des FABSMM-Projekts keine optimierten Scans von Materialien in angemessener Zeit erzielt werden. Die im Rahmen des Projekts implementierte Höhenkontrolle trägt dazu bei, die Anzahl der Zusammenstöße des Auslegers mit dem zu prüfenden Bauteil zu verringern, was zu einer erheblichen Verkürzung der Messdauer führt. In naher Zukunft wird das System zum Scannen von 2D-Materialien mit phasen- und leitfähigkeitsverändernden Eigenschaften für Mikrowellenkomponenten wie Antennen und Phasenschieber eingesetzt werden. Das FABSMM-Projekt hat dazu geführt, dass die Instrumentierung um eine neue Dimension erweitert wurde, indem ein SEM, ein SMM mit Zeitbereichs- und Höhenkalibrierung sowie die Möglichkeit der FEM-Simulation und der quantitativen Analyse kalibrierter Kapazitäten kombiniert wurden: Die an einem einzigen Punkt durchgeführten Messungen, die AFM-Scans und die Zeitbereichsmessungen sind für die Goldpunkte konsistent. Diese Ergebnisse bieten vielversprechende Perspektiven für Mikrowellenmessungen im Nanobereich, die über den derzeitigen Stand der Technik hinausgehen. Weitere Projekte werden von dem neuen Instrumentenkonzept profitieren.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Evaluation of the Systematic Error for Scanning Microwave Microscopy Following an In-Situ Broadband Calibration Procedure. 2022 IEEE MTT-S International Conference on Numerical Electromagnetic and Multiphysics Modeling and Optimization (NEMO), 1-3. IEEE.
Gaudet, Matthieu; Mead, James; Haenssler, Olaf C. & Fatikow, Sergej
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Artificial Enhanced Image Inpainting for Broadband SMM. 2024 International Conference on Manipulation, Automation and Robotics at Small Scales (MARSS), 1-6. IEEE.
Wieghaus, Markus F.; Saeed, Warda & Yasir, Muhammad
