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Multifunktionale Nanoanalytik für eine Nanopositionier- und Messmaschine
AbstractThe continuing progress in fabrication of nanoobjects necessitates
a simultaneous the further development of analysis and measurement
techniques, which support the quality control down to the nanoscale regime.
Only the development of these analysis tools guarantees a reproducible
processing, manipulating, measuring and visualizing of nanoobjects.The
nanopositioning and nanomeasuring machine (NPM-Machine), developed on the
basis of the Sonderforschungsbereich at the Technische Universität Ilmenau,
demonstrates such an analysis tool with a measuring volume of 25 x 25 x 5
mm3This work introduces the integration of different analytic techniques
into the NPM-Machine, which enables a wide range of applications of this
machine. Besides development and analysis of reference structures, which
ensure the calibration of the machine, measuring methods based on AFM
techniques are shown.Varying nanomeasuring methods, which are mainly
represented by special modes of AFM techniques, were introduced. These
methods provide a basis for confirmation an analysis of the results with a
focus on methods, which could be integrated into the NPM-Machine.Results of
Kelvin Probe Force Microscopy (KPFM), Magnetic Force Microscopy (MFM),
Piezoresponse Force Microscopy (PFM) and spectroscopy with AFM techniques
were presented.At last the necessities of the calibration structures as
well as the processing of these structures were demonstrated.Der stetige Fortschritt der Herstellungsverfahren von
Nanoobjekten benötigt eine zeitgleiche Weiterentwicklung von Mess- und
Analyseverfahren, die eine Qualitätssicherung und ein ungehindertes
Vorstoßen in den Nanometerbereich zulassen bzw. unterstützen. Nur mithilfe
geeigneter Werkzeuge und Analysetechniken können Objekte des
Nanometerbereiches hergestellt, manipuliert, vermessen und visualisiert
werden.Die von der Technischen Universität Ilmenau im Rahmen eines
Sonderforschungsbereichs entwickelte Nanopositionier- und Nanomessmaschine
(NPM-Maschine) mit einem Messvolumen von 25 × 25 × 5 mm3 stellt ein
Werkzeug genau für diese Analyseaufgaben im nanoskaligen Bereich dar.In
dieser Arbeit wird die Integration verschiedener Analysetechniken in die
NPM-Maschine gezeigt, um ein möglichst breites Anwendungsspektrum dieser
Maschine zu erreichen. Neben der Entwicklung und Analyse, der für die
Positionierunsicherheit benötigten Referenzstrukturen, werden in dieser
Arbeit auch Messverfahren auf AFM-Basis zur Integration in die NPM-Maschine
untersucht. Verschiedenartige Nanomessverfahren, insbesondere verschiedenen
Modi der AFM-Technik, die zur Bestätigung und zur Analyse der Ergebnisse
benutzt wurden, werden vorgestellt, wobei der Schwerpunkt auf Verfahren
liegt, die sich für eine Integration in die NPM-Maschine eignen. Hierbei
werden verschiedene Modi der AFM-Technik vorgestellt, die dafür geeignet
sind.Anhand von Beispielmessungen werden die folgenden AFM-Sondermodi
vorgestellt: die Kelvinsonden-Kraftmikroskopie (KPFM), die
Magnetkraftmikroskopie (MFM), die Piezoelektrische Kraftmikroskopie (PFM)
und die Spektroskopie mit dem AFM.Auf die Notwendigkeit von
Referenzstrukturen zur Referenzierung wird ebenso eingegangen wie auf die
Herstellung solcher Strukturen
Work function analysis of GaN-based lateral polarity structures by Auger electron energy measurements
Impact of device processing on the surface properties and the biocompatibility of AlGaN/GaN HEMT sensors
Nanomechanics of Single Crystalline Tungsten Nanowires
Single crystalline tungsten nanowires were prepared from directionally solidified NiAl-W alloys by a chemical release from the resulting binary phase material. Electron back scatter diffraction (EBSD) proves that they are single crystals having identical crystallographic orientation. Mechanical investigations such as bending tests, lateral force measurements, and mechanical resonance measurements were performed on 100–300 nm diameter wires. The wires could be either directly employed using micro tweezers, as a singly clamped nanowire or in a doubly clamped nanobridge. The mechanical tests exhibit a surprisingly high flexibility for such a brittle material resulting from the small dimensions. Force displacement measurements on singly clamped W nanowires by an AFM measurement allowed the determination of a Young's modulus of 332 GPa very close to the bulk value of 355 GPa. Doubly clamped W nanowires were employed as resonant oscillating nanowires in a magnetomotively driven resonator running at 117 kHz. The Young's modulus determined from this setup was found to be higher 450 GPa which is likely to be an artefact resulting from the shift of the resonance frequency by an additional mass loading