Graphene nanoelektromechanischen Resona und Oscillators Titel: Graphene nanoelektromechanischen Resona und Oscillators Autor (en): Chen, Changyao Betreute (e): Hone, James Datum: 2013 Typ: Dissertationen Abteilung (en): Maschinenbau Persistent URL: hdl. handle. net10022AC : P: 19098 Anmerkungen: Ph. D. Universität von Columbia. Zusammenfassung: Aus nur einem Blatt Kohlenstoff-Atome, Graphen ist das dünnste noch stärkste Material überhaupt existieren. Seit seiner Entdeckung im Jahr 2004 hat Graphen enorme Forschungsanstrengungen weltweit angezogen. Durch die überlegenen elektrischen und hervorragenden mechanischen Eigenschaften ist Graphen der ideale Baustein für NanoElectroMechanical Systems (NEMS). In den ersten Teilen der Arbeit, werde ich die Herstellungen und Messungen der typischen Graphen NEMS-Resonatoren, einschließlich doppelt geklemmten und voll eingespannt Graphen mechanische Resonatoren diskutieren. Ich habe eine elektrische Auslesetechnik unter Verwendung von Graphen als Frequenzmischer entwickelt, demonstrierte Resonanzfrequenzen im Bereich von 30 bis 200 MHz. Darüber hinaus entwickelte ich die erweiterten Fertigungsverfahren, um eine lokale Gate-Struktur zu erreichen, die zu der Echtzeit-Resonanzfrequenzerfassung unter dem Resonanzkanaltransistorschema (RCT) führte. Eine derartige Echtzeitdetektion verbessert die Messgeschwindigkeit um 2 Größenordnungen im Vergleich zur Frequenzmischtechnik und ist für praktische Anwendungen kritisch. Schließlich setzte ich aktive balanced Brückentechnik ein, um die gesamte elektrische Parasitik zu reduzieren und demonstrierte die reine kapazitive Transduktion von Graphen-NEMS-Resonatoren. Charakterisierungen von Graphen-NEMS-Resonator-Eigenschaften werden verfolgt, einschließlich Resonanzfrequenz und Gütefaktor (Q) Abstimmung mit Spannung, Masse und Temperaturen. Ein einfaches Kontinuumsmechanikmodell wurde konstruiert, um das Frequenzabstimmungsverhalten zu verstehen, und es stimmt mit experimentellen Daten sehr gut überein. In den folgenden Abschnitten der Arbeit werde ich das Verhalten der graphenmechanischen Resonatoren im angewandten Magnetfeld, im Quantum Hall (QH) Regime diskutieren. Die Kopplungen zwischen mechanischer Bewegung und elektronischer Bandstruktur erwiesen sich als direkte Sonde für thermodynamische Größen, chemisches Potential und Kompressibilität. Für einen sauberen Graphen-Resonator, mit Qualitätsfaktoren von 1 mal 104, unterzog er Resonanzfrequenz-Oszillationen, wenn das angelegte Magnetfeld zunimmt. Das chemische Potential von Graphen verschiebt sich sanft innerhalb jeder LL, was dazu führt, dass sich die Resonanzfrequenz in einem expliziten Muster ändert. Zwischen den LLs hat die endliche Komprimierbarkeit die Resonanzfrequenz drastisch verändert. Die Gesamtoszillationen der Resonanzfrequenz mit dem angelegten Magnetfeld könnten mit nur einem Störungspotential als freiem Parameter versehen werden. Im Vergleich zur herkömmlichen elektronischen Transporttechnik erwiesen sich diese mechanischen Messungen als ein direktes und leistungsfähiges Werkzeug, mit dem wir die Eigenschaften von Graphen-Grundzuständen in gebrochenen Symmetriezuständen untersuchten. Im letzten Teil dieser Arbeit werde ich die Studie von Graphen-NEMS-Oszillatoren mit positiver Rückkopplungsschleife vorstellen. Die dargestellten Oszillatoren sind selbsttragend (ohne externe Hochfrequenz, HF, Stimulus) und die Oszillationsfrequenzen können durch Spannung gesteuert werden (angelegte Gate-Spannung). Ich habe auch sorgfältig studiert den Einfluss von Feedback-Verstärkung und Phase, sowie Linienstärke Kompression als Funktion der Temperatur. Fachgebiet (e): Nanotechnologie Maschinenbau Physik Artikelansichten 1801 Metadaten: Text xml Vorgeschlagenes Zitat: Changyao Chen. 2013 Graphene nanoelektromechanischen Resona und Oscillators, Columbia University Academic Commons, hdl. handle. net10022AC: P: 19098.Dissertations Arbeiten - Gradworks Graphene nanoelektromechanischen Resona und Oscillators von Chen, Changyao. Ph. D. UNIVERSITÄT VON COLUMBIA . 2013, 209 Seiten 3553604 Graphen aus nur einem Kohlenstoff-Atom ist das dünnste und stärkste Material überhaupt. Seit seiner Entdeckung im Jahr 2004 hat Graphen enorme Forschungsanstrengungen weltweit angezogen. Durch die überlegenen elektrischen und hervorragenden mechanischen Eigenschaften ist Graphen der ideale Baustein für NanoElectroMechanical Systems (NEMS). In den ersten Teilen der Arbeit, werde ich die Herstellungen und Messungen der typischen Graphen NEMS-Resonatoren, einschließlich doppelt geklemmten und voll eingespannt Graphen mechanische Resonatoren diskutieren. Ich habe eine elektrische Auslesetechnik unter Verwendung von Graphen als Frequenzmischer entwickelt, demonstrierte Resonanzfrequenzen im Bereich von 30 bis 200 MHz. Darüber hinaus entwickelte ich die erweiterten Fertigungsverfahren, um eine lokale Gate-Struktur zu erreichen, die zu der Echtzeit-Resonanzfrequenzerfassung unter dem Resonanzkanaltransistorschema (RCT) führte. Eine derartige Echtzeitdetektion verbessert die Messgeschwindigkeit um 2 Größenordnungen im Vergleich zur Frequenzmischtechnik und ist für praktische Anwendungen kritisch. Schließlich setzte ich aktive balanced Brückentechnik ein, um die gesamte elektrische Parasitik zu reduzieren und demonstrierte die reine kapazitive Transduktion von Graphen-NEMS-Resonatoren. Charakterisierungen von Graphen-NEMS-Resonator-Eigenschaften werden verfolgt, einschließlich Resonanzfrequenz und Gütefaktor (Q) Abstimmung mit Spannung, Masse und Temperaturen. Ein einfaches Kontinuumsmechanikmodell wurde konstruiert, um das Frequenzabstimmungsverhalten zu verstehen, und es stimmt mit experimentellen Daten sehr gut überein. In den folgenden Abschnitten der Arbeit werde ich das Verhalten von Graphen-mechanischen Resonatoren im angelegten Magnetfeld, d. H. Im Quantum Hall (QH) - Regel, diskutieren. Die Kopplungen zwischen mechanischer Bewegung und elektronischer Bandstruktur erwiesen sich als direkte Sonde für thermodynamische Größen, d. h. chemisches Potential und Kompressibilität. Für einen sauberen Graphen-Resonator, mit Qualitätsfaktoren von 1 mal 10 4. er unterzog Resonanzfrequenz-Oszillationen, wenn das angelegte Magnetfeld zunimmt. Das chemische Potential von Graphen verschiebt sich sanft innerhalb jeder LL, was dazu führt, dass sich die Resonanzfrequenz in einem expliziten Muster ändert. Zwischen den LLs hat die endliche Komprimierbarkeit die Resonanzfrequenz drastisch verändert. Die Gesamtoszillationen der Resonanzfrequenz mit dem angelegten Magnetfeld könnten mit nur einem Störungspotential als freiem Parameter versehen werden. Im Vergleich zur herkömmlichen elektronischen Transporttechnik erwiesen sich diese mechanischen Messungen als ein direktes und leistungsfähiges Werkzeug, mit dem wir die Eigenschaften von Graphen-Grundzuständen in gebrochenen Symmetriezuständen untersuchten. Im letzten Teil dieser Arbeit werde ich die Studie von Graphen-NEMS-Oszillatoren mit positiver Rückkopplungsschleife vorstellen. Die dargestellten Oszillatoren sind selbsthaltend (ohne externe Hochfrequenz, HF, Stimulus) und die Oszillationsfrequenzen können durch Spannung (d. h. angelegte Gatespannung) gesteuert werden. Ich habe auch sorgfältig studiert den Einfluss von Feedback-Verstärkung und Phase, sowie Linienstärke Kompression als Funktion der Temperatur. Raquo Suchen Sie eine elektronische Kopie an Ihrer Bibliothek. 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