h1

000568175 001__ 568175
000568175 005__ 20230408004642.0
000568175 0247_ $$2URN$$aurn:nbn:de:hbz:82-rwth-2016-011230
000568175 0247_ $$2HBZ$$aHT018898152
000568175 0247_ $$2Laufende Nummer$$a34876
000568175 037__ $$aRWTH-2016-01123
000568175 041__ $$aGerman
000568175 082__ $$a530
000568175 1001_ $$0P:(DE-82)657619$$aSpiegelberg, Richard$$b0
000568175 245__ $$aEntwicklung einer leistungsfähigen Detektions-Elektronik für die Multispitzen-Rastersondenmikroskopie zur Fehleranalyse an integrierten Schaltungen$$cvorgelegt von Diplom-Ingenieur Richard Spiegelberg aus Bedburg$$honline
000568175 246_3 $$aDevelopment of an efficient detection electronics fort he multi-tip scanning probe microscopy for failure analysis of integrated circuits$$yEnglish
000568175 260__ $$aAachen$$c2015
000568175 260__ $$c2016
000568175 300__ $$a1 Online-Ressource (174 Seiten) : Diagramme
000568175 3367_ $$2DataCite$$aOutput Types/Dissertation
000568175 3367_ $$2ORCID$$aDISSERTATION
000568175 3367_ $$2BibTeX$$aPHDTHESIS
000568175 3367_ $$02$$2EndNote$$aThesis
000568175 3367_ $$0PUB:(DE-HGF)11$$2PUB:(DE-HGF)$$aDissertation / PhD Thesis$$bphd$$mphd
000568175 3367_ $$2DRIVER$$adoctoralThesis
000568175 502__ $$aDissertation, RWTH Aachen, 2015$$bDissertation$$cRWTH Aachen$$d2015$$gFak01$$o2015-11-24
000568175 500__ $$aVeröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University 2016
000568175 5203_ $$aDie Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung und dem Aufbau einer Detektionselektronik, die überwiegend in der Rasterkraftmikroskopie eingesetzt wird. Die Elektronik wurde dabei mithilfe eines Field Programmable Gate Array (FPGA) realisiert. Eine Detektionsmethode in der Rasterkraftmikroskopie ist die Frequenzmodulations-Methode, die meist durch eine phasengesteuerte Regelschleife realisiert wird. Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Phasendetektion mithilfe eines Hilbertfilters implementiert. Dadurch können sehr hohe Detektionsbandbreiten oberhalb von zehn Kilohertz realisiert werden. Die Implementierung der Phasenbestimmung erfolgt zudem amplitudenunabhängig, was bei der üblicherweise verwendeten Lockin-Methode zur Phasenbestimmung nicht der Fall ist. Die Elektronik wurde im Betrieb mit einem Nadelsensor verwendet und auf Proben aus der Halbleiterindustrie getestet. Durch eine realisierte Abtastrate von 100 MHz können Sensoren für die Rasterkraftmikroskopie mit einer Eigenfrequenz bis zu einigen Megahertz betrieben werden. Die Detektionselektronik erfüllt mit ihrer hohen Bandbreite eine wesentliche Anforderung für den Einsatz bei der Fehleranalyse an integrierten Schaltungen. Dort ist die Abbildung von relativ großen Bereichen (> 10 μm) in kurzer Zeit notwendig. Somit kann die Position einzelner SRAM-Zellen bzw. die Position der Transistoren bestimmt werden, damit diese im Anschluss elektrisch charakterisiert werden können. Dazu werden mehrere Spitzen eines Multispitzen-Rastersondenmikroskops benötigt, deshalb wurde die Elektronik modular aufgebaut und ist für den Betrieb von bis zu zehn Spitzen ausgelegt. Die Detektionselektronik eignet sich auch für die Abbildung atomarer Strukturen, bei denen eine Bandbreite von etwa hundert Hertz verwendet wird. In diesem Fall beträgt die Frequenzauflösung 2 mHz. Der durch die Elektronik verursachte Anteil der spektralen Rauschdichte des Frequenzverschiebungssignals beträgt 5 · 10−5 Hz/sqrt(Hz). Im Hinblick auf das Rauschen wurde gezeigt, dass dies nur durch das thermische bzw. das Detektor-Rauschlevel des verwendeten Verstärkers und nicht durch die verwendete Detektionselektronik limitiertwird.$$lger
000568175 520__ $$aThis thesis deals with the development and construction of a detection electronics which is mainly used in atomic force microscopy. The electronics have been realized by using a field-programmable gate array (FPGA). A detection method in atomic force microscopy is the frequency modulation method, which is usually implemented by a phase-locked loop. In this work, the phase detection is implemented using a Hilbert filter. This allows a very high detection bandwidth in excess of tens of kilohertz. The implementation of the phase determination is amplitude-independent, which is not the case with the usually used lock-in method. The electronics is used in the operation with a needle sensor and tested for samples from the semiconductor industry. By realizing a sampling rate of 100 MHz, sensors for the AFM can be operated at a eigenfrequency up to several megahertz. The detection electronics fulfills with its high bandwidth an essential requirement for an application in failure analysis of integrated circuits. There a short time is required for scanning relatively large areas (> 10 μm). Thus, the position of individual SRAM cells or the position of the transistors can be determined so that they can be contacted electrically. For that purpose, multiple tips of a multiprobe scanning force microscope are needed. Therefore, the electronics was constructed modular and is designed for operations of up to ten tips. The detection electronics is also suitable for the imaging of atomic structures with a detection bandwidth of about hundred hertz. In this case, the frequency resolution is 2 mHz. The noise spectral density of the frequency shift signal caused by the electronics is 5 · 10−5 Hz/sqrt(Hz). With regard to the noise, it has been shown, that it is only limited by the thermal noise and the detector noise of the amplifier and not by the developed detection electronics.$$leng
000568175 591__ $$aGermany
000568175 653_7 $$aPhysik
000568175 653_7 $$aRastersondenmikroskopie
000568175 653_7 $$aRasterkraftmikroskopie
000568175 653_7 $$aFehleranalyse
000568175 653_7 $$aPLL
000568175 653_7 $$aFPGA
000568175 7001_ $$0P:(DE-82)006430$$aVoigtländer, Bert$$b1$$eThesis advisor
000568175 7001_ $$0P:(DE-82)IDM01464$$aWaser, Rainer$$b2$$eThesis advisor$$urwth
000568175 7001_ $$0P:(DE-82)IDM00029$$aMorgenstern, Markus$$b3$$eThesis advisor
000568175 8564_ $$uhttps://publications.rwth-aachen.de/record/568175/files/568175.pdf$$yOpenAccess
000568175 8564_ $$uhttps://publications.rwth-aachen.de/record/568175/files/568175_Spiegelberg.zip$$yrestricted
000568175 8564_ $$uhttps://publications.rwth-aachen.de/record/568175/files/568175.gif?subformat=icon$$xicon$$yOpenAccess
000568175 8564_ $$uhttps://publications.rwth-aachen.de/record/568175/files/568175.jpg?subformat=icon-1440$$xicon-1440$$yOpenAccess
000568175 8564_ $$uhttps://publications.rwth-aachen.de/record/568175/files/568175.jpg?subformat=icon-180$$xicon-180$$yOpenAccess
000568175 8564_ $$uhttps://publications.rwth-aachen.de/record/568175/files/568175.jpg?subformat=icon-640$$xicon-640$$yOpenAccess
000568175 8564_ $$uhttps://publications.rwth-aachen.de/record/568175/files/568175.pdf?subformat=pdfa$$xpdfa$$yOpenAccess
000568175 909CO $$ooai:publications.rwth-aachen.de:568175$$pdnbdelivery$$pVDB$$pdriver$$purn$$popen_access$$popenaire
000568175 915__ $$0StatID:(DE-HGF)0510$$2StatID$$aOpenAccess
000568175 9141_ $$y2016
000568175 9201_ $$0I:(DE-82)134110_20140620$$k134110$$lLehrstuhl für Experimentalphysik  IV A (FZ Jülich)$$x0
000568175 9201_ $$0I:(DE-82)130000_20140620$$k130000$$lFachgruppe Physik$$x1
000568175 961__ $$c2016-05-19T12:30:24.669196$$x2016-02-15T13:19:38.608288$$z2016-05-19T12:30:24.669196
000568175 980__ $$aphd
000568175 980__ $$aVDB
000568175 980__ $$aI:(DE-82)134110_20140620
000568175 980__ $$aI:(DE-82)130000_20140620
000568175 980__ $$aUNRESTRICTED
000568175 9801_ $$aFullTexts