量子效應對微納機械系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響.pdf

1、Casimir效應是一個純粹的量子效應，它是真空電磁場中因邊界條件的變化而使零點能漲落所引起的效應，是量子真空對邊界的依賴的一個直接表現(xiàn)。它表現(xiàn)為真空兩平行金屬板之間的一個吸引力。雖然Casimir力看起來非常微弱，但在低于微米的距離內，Casimir力卻成為兩個物體之間的最強力。例如，在10納米的距離上，Casimir力產生的作用相當于一個大氣壓。在MEMS/NEMS穩(wěn)定性的研究中中遇到的一個重要問題就是粘附效應(stiction)，

2、當兩塊微/納構件之間的距離減小到一定程度，就會突然粘附到一起，而且是不能復原的，就會導致器件失效。在亞微米量級，Casimir效應就是造成粘附現(xiàn)象的最主要的原因之一。 本文第一，二章介紹了電磁場真空零點能與Casimir效應的關系以及真空中平行的理想導體板之間量子電磁場的Casimir力，介紹了一些重要的有關Casimir力的實驗方法和Casimir效應在物理學中不同的研究領域的應用。第三章對一個一維集總的微納機械開關結構進行建

3、模分析，討論了在Casimir效應下系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題。發(fā)現(xiàn)開關模型的兩平行金屬板之間存在一個臨界初始距離(pull-in gap)，當兩平板之間的距離小于此值，粘附現(xiàn)象就會發(fā)生。當加在平板之間的電壓達到一個臨界值時(pull-in voltage)，兩平板也會粘附在一起，造成失效。第四章計算了微納機械開關結構中兩個十分重要的臨界參數(pull-inparameters)--臨界電壓(pull-in voltage)和臨界距離(pull-