P型硅納米梁力電特性研究.pdf

1、NEMS（Nano Electro Mechanical System）納機(jī)電系統(tǒng)，是基于MEMS技術(shù)而提出的一個(gè)新概念，其特征尺寸在幾納米到幾百納米，以機(jī)電結(jié)合為主要特征，是基于納米級(jí)結(jié)構(gòu)新效應(yīng)的器件和系統(tǒng)。NEMS系統(tǒng)具有超高的機(jī)械諧振頻率、高品質(zhì)因數(shù)、超高的質(zhì)量和力感應(yīng)靈敏度以及超低的功耗等優(yōu)點(diǎn)。納米梁是NEMS中十分基礎(chǔ)又具有代表性的結(jié)構(gòu)，是構(gòu)成傳感器，混頻器的基礎(chǔ)，因此對(duì)它的力電特性研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。對(duì)于納米梁的研究，除

2、了在理論上根據(jù)分子動(dòng)力學(xué)或量子力學(xué)基本原理進(jìn)行計(jì)算、模擬，實(shí)驗(yàn)也是研究的一個(gè)重要手段。本論文主要從實(shí)驗(yàn)的角度，設(shè)計(jì)了各種用于測(cè)試納米梁力電特性的結(jié)構(gòu)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)手段研究了納米梁的力電特性。 納米梁的力學(xué)參數(shù)中，楊氏模量是一個(gè)非常重要的參量，梁的形變、振動(dòng)等都與其有直接關(guān)系。彎曲測(cè)試是最常用的一種測(cè)試方法，只要實(shí)驗(yàn)儀器靈敏度足夠高，能夠探測(cè)出使梁發(fā)生彎曲所需要的載荷及彎曲位移，就可以根據(jù)歐拉細(xì)長(zhǎng)梁理論得到楊氏模量。顯然，原子力顯微鏡

3、高分辨率，高精度的特點(diǎn)使其成為實(shí)驗(yàn)的良好選擇。振動(dòng)頻率可以很好的反映梁的動(dòng)態(tài)特性，在有些應(yīng)用中，需要器件工作在線性區(qū)，而其它應(yīng)用中，又需要梁工作在非線性區(qū)，通過(guò)研究納米梁的頻率隨驅(qū)動(dòng)電壓的變化關(guān)系，就可以得到器件正確的工作狀態(tài)。壓阻效應(yīng)廣泛應(yīng)用于壓阻傳感器，它要求壓阻變化具有很高的靈敏度，納米量級(jí)大于體硅的壓阻系數(shù)為生產(chǎn)超高靈敏度的傳感器提供了可能。 在楊氏模量的測(cè)試實(shí)驗(yàn)中，利用原子力顯微鏡作為主要測(cè)試儀器，對(duì)兩種晶向的納米梁進(jìn)