Mikrorobotik und Regelungstechnik

Forschungsgruppe:
Mikrowellen-Nanoskopie und Nanorobotik

Die Forschung und Entwicklung in der Mikro- und Nanoelektronik benötigt - fern der etablierten Siliziumtechnik - Werkzeuge, die es ermöglichen, Materialien auf der Nanoskala zu vermessen, zu manipulieren und zu transportieren (Stichwort: "Beyond CMOS"). Ein wesentlicher Teil auf dem Weg dahin ist das Abbilden und Charakterisieren der elektrischen und dielektrischen Eigenschaften im Höchstfrequenzbereich des elektromagnetischen Spektrums. Mit unserem nanorobotischen Ansatz arbeiten wir an neuen Meßtechniken und -instrumenten im GHz-Bereich.

Nahfeld- und Kontaktmeßtechnik

Das in AMiR entwickelte Rastermikrowellenmikroskop ist in einem Rasterelektronenmikroskop integriert (SEM2, rechtes Bild).

Diese neuartige Technologie bildet die Basis des angestrebten "Nanorobotic Microwave Probing and Manipulating System (NMPMS)" zum In-line Testen von Nanoelektronik und heterogenen 3D-Nanoteilchen auf Wafer-Ebene. Eine exakte Positionierung einer Feldprobe (Nahfeld oder auch in Kontakt), welche die sog. Region-of-Interest abrastert, ist notwendig, um hohe Wiederholgenauigkeiten der Messungen im Höchstfrequenzbereich zu erreichen. Die Implementierung des NMPMS erfordert desweiteren neue Automations- und Kalibriermethoden mit denen wir uns befassen.

Kontakt: Olaf C. Hänßler

Automation der Kontaktmeßtechnik

In diesem Bereich wird sich mit der Automatisierung gängiger und neuer Techniken zur  Positionierung von sog. Waferprobern beschäftigt. So sind einige der Abläufe, die für eine qualitativ hochwertige Messanalyse im Höchstfrequenzbereich von Nöten sind, gut automatisierbar.
Untersucht werden Methoden zur automatischen Kontaktmessung von elektrischen Parametern sehr kleiner Strukturen (u.a. Halbleiter). Einige der Themenbereiche:

-Automatische Kalibrierung der Messinstrumente
-Automatische optische Fokussierung der zu messenden Strukturen
-Automatisches Erkennen von Strukturen (z.B. Template Matching)
-Automatisches Ansteuern der Messinstrumente (z.B. VNA, motorisierter Prober-Arm)
-Automatische Erfassung von Messwerten (z.B. Kontaktierung, Messwertaufnahme)



Mit diesen Werkzeugen lassen sich einige Probleme besonders im „On-wafer contact probing“ lösen.

Kontakt: Fabian von Kleist-Retzow

Drahtlose Nanosensor-Netzwerke

Desweiteren beschäftigen wir uns mit Funktechniken für den Einsatz in der Nanorobotik, d.h. auch u.a. mit drahtloser resonanter Energieübertragung. Ermöglicht werden damit Funkknoten für Miikro-/ Nanosensoren im Rasterelektronenmikroskop. Als Beispiel sei ein Netzwerk an vakuumtauglichen Nanonewton-Kraftsensoren genannt, welches auf dem Funkstandard ZigBee basiert (Bild rechts).

Kontakt: Olaf C. Hänßler

 

 

Auf internationaler Ebene sind wir gut vernetzt und organisierten z.B. eine Special Session auf der MARSS2017 Konferenz in Montréal.

Projekte

Aktuelle Projekte

Abgeschlossene Projekte

  • "Calibration standard and Nanoautomation of a SMM-in-SEM" (DAAD-IKYDA), Zusammenarbeit mit der Micro-/Nanoelectronics Group am Foundation for Research and Technology-Hellas (FORTH-IESL), Iraklio, Griechenland (2015-16)
  • "Extending AFM nanocharacterization capabilities: automated assembly of CNT AFM tips and development of scanning microwave microscopy methods" (DAAD-PROCOPE), Zusammenarbeit mit der Gruppe NAM6 am IEMN / CNRS UMR 8520, Lille, Frankreich (2013-14)

Gruppenmitglieder

Studierende

  • Lennart Hoffhues
  • Frank Wegmann
  • Ann Yanich

Angebote für Studierende

Im Wintersemester bietet unsere Gruppe das Seminar "Hochfrequenztechnik / Microwave Engineering" an.

BTW: Bei entsprechendem Interesse und Eignung wäre z.B. eine Vermittlung zu einem zweimonatigen Summerinternship in einer Halbleiterfirma im Rahmen der Masterarbeit im Ausland möglich.

Wichtigste Publikationen

  • K. Haddadi, O.C. Haenssler, K. Daffe, S. Eliet, C. Boyaval, D. Theron, G. Dambrine: "Combined scanning microwave and electron microscopy: a novel toolbox for hybrid nanoscale material analysis", Advanced Materials and Processes (IMWS-AMP), 2017 IEEE MTT-S International Microwave Workshop Series on, Pavia, Italy, 20-22 September, 2017, to be published
  • O.C. Haenssler, A. Kostopoulos, G. Doundoulakis, E. Aperathitis, S. Fatikow, G. Kiriakidis: “Test standard for Light, Electron and Microwave Microscopy to enable robotic processes”, Manipulation, Automation and Robotics at Small Scales (MARSS), 2017 Int. Conf. on, Montréal, Canada, 17-21 July, 2017, DOI: 10.1109/MARSS.2017.8001907.
  • G. Sassine, N. Najjari, N. Defrance, O.C. Haenssler, D. Theron, F. Alibart and K. Haddadi: "Memristor device characterization by scanning microwave microscopy", Manipulation, Automation and Robotics at Small Scales (MARSS), 2017 Int. Conf. on, Montréal, Canada, 17-21 July, 2017, DOI: 10.1109/MARSS.2017.8016537.
  • K. Haddadi, O.C. Haenssler, C. Boyaval, G. Dambrine, D. Theron: “Near-Field Scanning Millimeter-wave Microscope Combined with a Scanning Electron Microscope”, Microwave Symposium (IMS), 2017 IEEE MTT-S International, Honolulu, Hawaii, USA, 4-9 June, 2017, DOI: 10.1109/MWSYM.2017.8058957.
  • F.T. von Kleist-Retzow, O.C. Haenssler and Sergej Fatikow: "Simulation of Probe Misalignment Effects during RF On-Wafer Probing", Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves (IRMMW-THz), 2016, 41st International Conference on, Kopenhagen, September 25-30, 2016, DOI: 10.1109/IRMMW-THz.2016.7758851.
  • K. Daffé, G. Dambrine, F.T. von Kleist-Retzow and K. Haddadi: "RF Wafer Probing with Improved Contact Repeatability Using Nanometer Positioning", 87th ARFTG Conference, Measurements for Emerging Communications Technologies, May 27th, San Francisco, CA, USA, 2016, DOI: 10.1109/ARFTG.2016.7501967
  • F.T. von Kleist-Retzow, T. Tiemerding, P. Elfert, O.C. Haenssler, and S. Fatikow: "Automated Calibration of RF On-Wafer Probing and Evaluation of Probe Misalignment Effects Using a Desktop Micro-Factory", J.  of Computer and Communications, 4, pp61-67, 2016, DOI:10.4236/jcc.2016.43009
  • O.C. Haenssler and S. Fatikow: “Manipulating and Characterizing with Nanorobotics: In-situ SEM technique for Centimeter and Millimeter Waves”, Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves (IRMMW-THz), 2014, 40th International Conference on, Hong Kong, August 23-28, 2015, DOI: 10.1109/IRMMW-THz.2015.7327755
  • O.C. Haenssler: “Integration of a Scanning Microwave Microscope and a Scanning Electron Microscope: Towards a new instrument to imaging, characterizing and manipulating at the nanoscale”, Proceedings of the 4th 3M-NANO Conference, October 27-31, Taipei, Taiwan, 2014, Invited Speaker, DOI: 10.1109/3M-NANO.2014.7057302