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Die steigende Komplexität der Bordnetze stellt die Fahrzeughersteller vor neue Herausforderungen. Hochleistungsverbraucher wie die elektrische Lenkung oder Bremse können in kritischen Fahrsituationen die Spannung im Bordnetz deutlich senken. Auf Grundlage einer Bordnetzsimulation wird eine Reinforcement Learning-basierte Methode zur Reduktion von Spannungseinbrüchen in 12 V-Bordnetzen entwickelt. Die Ergebnisse zeigen anhand einer großen Anzahl an kritischen Fahrszenarien eine Verbesserung der Spannungseinbrüche gegenüber der Strategie eines Mittelklassefahrzeugs., The increasing complexity of vehicle electrical systems is presenting vehicle manufacturers with new challenges. High-power consumers such as electric steering or brakes can significantly reduce the voltage in the vehicle electrical system in critical driving situations. Based on a power net simulation, a reinforcement learning-based method for reducing voltage dips in 12 V electrical systems is developed. Based on a large number of critical driving scenarios, the results show an improvement in voltage dips compared to the strategy for a mid-range vehicle.

Thyristor structures (SCR) are the best choice as ESD protection device for USB3.2 data lines due to their low holding voltage of less than 2.5V. The devices developed in this work cover working voltages from 3.3V to 18V, through a tunable trigger element. The novel LTVT device can protect both USB3.2 and RF applications such as NFC. An initial version of the developed LTVT achieved an system level ESD robustness of 20kV at a device capacitance of 0.25pF (15.5fF/kV). After optimization, 23kV at 0.3pF and a trigger voltage lower than 10V were achieved., Thyristorstrukturen sind aufgrund ihrer niedrigen Haltespannung von weniger als 2.5V die beste Wahl als ESD-Schutz für USB3.2 Datenleitungen. Die in dieser Arbeit entwickelten Bauelemente decken Arbeitsspannungen von 3,3V bis 18V, durch ein abstimmbares Triggerelement ab. Das neuartige LTVT-Bauelement kann sowohl USB3.2 als auch RF-Anwendungen wie NFC schützen. Eine erste Version des entwickelten LTVT erreichte eine ESD-Robustheit von 20kV bei einer Kapazität von 0.25pF (15.5fF/kV). Nach Optimierung wurden 23kV bei 0.3pF und eine Triggerspannung kleiner 10V erreicht.

5G brings innovation challenges for the spectra of computing and connectivity technology. Cellular modems, in particular, have to support various services and applications requiring low to high data rates. Therefore, the co-optimization of power and performance for architecture along circuit design is inevitable. In order to meet this challenge, this work presents a modular and distributed setup., 5G bringt Innovationsherausforderungen für die Spektren der Computer- und Konnektivitätstechnologie. Insbesondere Mobilfunkmodems müssen verschiedene Dienste und Anwendungen unterstützen, die niedrige bis hohe Datenraten erfordern. Daher ist die gemeinsame Optimierung von Leistung und Leistung für die Architektur entlang des Schaltungsdesigns unvermeidlich. Um dieser Herausforderung zu begegnen, präsentiert diese Arbeit einen modularen und verteilten Aufbau.

The metal-silicon contact has an elementary function in modern electronic devices but degrades easily during an electrical overstress. The novel graphenic carbon contact developed in this work creates the same low Schottky barrier on silicon as the frequently employed titanium silicide but has a significantly superior reliability against short pulses with high current density. The material was produced by high temperature chemical vapor deposition and low temperature sputtering. The scalability down to 0.7 nm was demonstrated, making it suitable for a wide range of applications., Der Metall-Silizium-Kontakt hat in modernen elektronischen Bauelementen eine elementare Funktion, degradiert jedoch leicht bei einer elektrischen Überbeanspruchung. Der in dieser Arbeit entwickelte neuartige Graphenic Carbon-Kontakt erzeugt auf Silizium dieselbe niedrige Schottky-Barriere wie das häufig verwendete Titansilizid, hat aber eine deutlich erhöhte Zuverlässigkeit gegenüber kurzen Pulsen mit hoher Stromdichte. Das Material wurde durch chemische Gasphasenabscheidung und Sputtern hergestellt und das Herunterskalieren bis zu 0,7 nm wurde demonstriert.

The downsizing of semiconductor structures predicted in 1965 by Moore's law has been ongoing ever since. This trend has lead semiconductor industry to many innovative solutions, involving reduced gate lengths, ``fins'' and ``surrounded gates'', and new materials such as high-k dielectrics and wide band-gap semiconductors, e.g., silicon carbide (SiC) and gallium nitride (GaN). In modern semiconductor devices the entire transistor is built within a few tens to hundreds of nanometers of depth. This drives the need for new characterization methods to image doped regions within one semiconductor material with high spatial resolution. A method for the high resolution quantification of implant or charge carrier concentration was lacking for decades. This thesis aims at expanding the available scanning probe methods (SPM) to close this yet existing gap. A number of different carrier- and dopant profiling techniques are compared using a standard dopant calibration sample. Scanning Microwave Microscopy (SMM), on which the focus of this thesis lies, stands out by fulfilling the requirements in spatial resolution, and signal dependence on dopant density. Furthermore, the SMM signal contains the information to distinguish the dopant types, enabling the development of dopant quantification methods. Since SMM combines the mechanical tip dimensions with the microwave excitation region, the effective scan resolution is not directly given by the cantilever parameters. The highly confined two dimensional electrongas (2DEG) in an aluminum gallium nitride (AlGaN)/GaN heterostructure was scanned and the obtained profile deconvoluted with the expected shape of the 2DEG profile to reveal the effective tip radius in SMM. A comparison between different cantilevers shows that the effective scan resolution is limited mainly by the cantilever radius and shape and only by a smaller extent by the microwave excitation region. An established procedure is applied to calibrate the S11 data recorded i, Seit der Formulierung des Moorschen Gesetzes im Jahre 1965 schreitet die Miniaturisierung von Halbleiterstrukturen stetig voran. Dieser Trend zwingt die Halbleiterindustrie zu innovativen Lösungen. Dazu zählen nicht nur reduzierte Kanallängen, sondern auch neue Materialien wie High-k-Dielektrika und Halbleiter mit großer Bandlücke wie Siliziumkarbid (SiC) und Galliumnitrid (GaN). In modernen Halbleiterstrukturen haben ganze Transistoren nur wenige zehn bis hundert Nanometer Tiefe. Daraus ergibt sich die Notwendigkeit einer neuen Methode, die es erlaubt Dotiergebiete kleinster Transistoren mit einer hohen lateralen Auflösung darzustellen. Nach einer solchen Methode zur quantitativen, hochauflösenden Darstellung von Dotierkonzentrationen wird seit Jahrzehnten gesucht. Ziel dieser Arbeit ist die Weiterentwicklung existierender Methoden der Rasterkraftmikroskopie, um diese Lücke zu schließen. Eine Reihe verschiedener Methoden zur Erstellung von Dotierprofilen wird mit Hilfe einer Standard Dotierprobe verglichen. Rastermikrowellenmikroskopie (SMM), die im Fokus dieser Arbeit steht, erfüllt sowohl die Anforderungen an die laterale Auflösung, als auch an die Skalierung der Signale mit der Dotierkonzentration. Zudem lässt sich auch der Dotiertyp aus den SMM Signalen bestimmen. Damit bietet SMM die perfekte Basis zur Entwicklung quantitativer Dotiermessmethoden. Die Auflösung von SMM hängt sowohl von Geometrie und mechanischen Eigenschaften der Messspitze als auch von der Eindringtiefe der Mikrowelle ab. Wie diese Parameter in den effektiven Spitzenradius eingehen ist allerdings unklar. Um den effektiven Spitzenradius zu bestimmen wurde das stark komprimierte zweidimensionale Elektronengas (2DEG) einer Aluminiumgalliumnitrid (AlGaN)/GaN Heterostruktur im Querschnitt gescannt und das extrahierte Profil mit dem erwarteten Profil des 2DEGs entfaltet. Ein Vergleich verschiedener Spitzen zeigt, dass der effektive Spitzenradius maßgeblich von Geometrie und nur wenig von der Eindri

Cells can be used as sensor transducer to screen drugs and other substances. For that purpose their metabolism must be monitored. A multi-well-plate with integrated sensors and wireless operation was developed to monitor cell cultures. For this purpose, a new type of ISFET readout electronic based on a standard mixed-signal processor was developed combined with impedance spectroscopy to fit demanding space, power and cost constraints while providing decent resolution and accuracy., Zellen eignen sich als Sensor-Transducer zum Screening von Medikamenten und anderen Stoffen. Dazu muss ihr Metabolismus gemessen werden. Hierfür wurde eine kabellos betreibbare Multi-Well-Platte mit integrierten Sensoren entwickelt. Eine neue ISFET-Elektronik kombiniert mit Impedanzspektroskopie, basierend auf einem Standard-Mixed-Signal-Prozessor, ermöglicht es den anspruchsvollen Platz-, Leistungs- und Kostenbeschränkungen gerecht zu werden, bei einer adäquaten Auflösung und Genauigkeit.

Optische Elemente in Laserbearbeitungsanlagen weisen Absorptionsverluste auf, welche zu unerwünschten thermischen Linseneffekten führen. Im Rahmen dieser Arbeit wurden Entstehung und Auswirkungen von thermischen Linsen untersucht sowie eine Methode zur Zustandsüberwachung optischer Komponenten mittels Ultraschallmessung entwickelt. Die Methode ermöglicht die präzise Bestimmung der absoluten, mittleren Temperaturen der Volumen optischer Elemente in Echtzeit und ist dabei unempfindlich gegenüber gestreuter Laseremission., Optical elements in laser processing machines suffer from absorption losses, leading to unwanted thermal lensing effects. In this work, formation and influences of thermal lenses were investigated and a method for condition monitoring of optical components utilizing ultrasound was developed and experimentally proven. The method allows for the precise measurement of the absolute average temperatures of the sensitive volumes of optical elements in real-time while being insensitive to stray laser radiation.

In this work, a novel x-ray transmission window based on graphenic carbon was developed with superior performance compared to beryllium transmission windows that are currently used in the field. Compared to beryllium, the novel x-ray transmission window exhibits an improved x-ray transmission in the low energy region below 2 keV, while demonstrating excellent mechanical and chemical stability, as well as light and vacuum tightness. The graphenic carbon material, deposited by a developed chemical vapor deposition process can therefore replace the toxic beryllium window material., Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Röntgendurchtrittsfenster aus Graphenic Carbon entwickelt, das eine verbesserte Röntgentransmission, insbesondere im Niederenergiebericht unterhalb von 2 keV, aufweist als das bisher verwendete Berylliumfenster. Das entwickelte Fenstermaterial wurde mittels eines Gasphasenabscheideverfahrens hergestellt und ermöglicht es, das giftige Beryllium als Fenstermaterial zu ersetzten. Die hergestellten Röntgendurchtrittsfenster überzeugen mit einer hohen mechanischen Stabilität, hohen chemischen Beständigkeit und sie sind gas- sowie lichtdicht.

The focus of this work is the fabrication of all inkjet-printed, low cost and disposable biosensor chips for in-vitro cell monitoring in diagnostics, toxicity tests and other cell related screening methods. Using various electrically functional inks on polymer substrates we could obtain biocompatible sensor chips robust enough in aqueous media to allow reliable and reproducible cell measurements. Novel SWCNT based sensors are integrated on the chips enabling the measurement of pH and oxygen changes caused by cell metabolism., Diese Arbeit behandelt die Herstellung von Inkjet-gedruckten, kostengünstigen Einweg-Biosensorchips für das in-vitro Zell Monitoring in biomedizinischen Anwendungen. Unter Verwendung von Silber-, CNT- und Polymer-basierten Strukturen auf flexiblen Substraten konnten biokompatible Einweg-Chips mit ausreichender Haltbarkeit entwickelt werden. SWCNT basierte impedimetrische Biosensoren ermöglichen die Detektion von stoffwechselbedingten pH- und Sauerstoffkonzentrations-Änderungen der untersuchten Zellen ohne Referenzelektrode.