《将纳米管机械谐振器的质量因子提高到五百万》

  • 来源专题:纳米科技
  • 编译者: chenfang
  • 发布时间:2014-10-29
  •          碳纳米管机械谐振器吸引了研究者极大的兴趣,因为它们体积小,表面质量高,具备原始的电子状态。然而它们极小的尺度也造成了对于他们微弱的震动状态的测量的困难。我们在恒温30mK的条件下在超净纳米管谐振器中观测到了数量位500万的质量因子,我们把它定义为谐振频率与谱线宽度的比值。测量如此之高的质量因子需要使用超低噪音的方法来快速探测微笑的震动,同时也要认真仔细地降低静电环境的噪音。

            我们观察到测量的质量因子随着谐振频率的变动而浮动。我们测量了有史以来报道过的机械谐振器的记录最高的质量因子,并且都是由体积较大的谐振器测量的,之前的结果显著地表明,谐振器体积的减小将伴随着质量因子的下降。而超小的体积和非常大的质量因子的结合给超灵敏度探测计划和量子光机试验提供了新的发展机会。

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    • 编译者:chenfang
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    • 该报道显示,单壁碳纳米管被认为是一个吸引人的纳米光子应用,特别是在有前途的在电信波长范围内有效的光发射器。此外,它们的混合集成硅光子结构,使他们成为一个理想的平台,探索其内在属性。报告从碳纳米管集成在硅环谐振器电路两泵浦方式下的强烈的光致发光增强的表面照射在735 nm和1.26点共线。极有效地抑制非共振光致发光。共线的方法,由一个因子发射效率的提高一直是与经典的抽水方案比较论证。这个演示基于碳纳米管的硅,为集成光源的发展铺平了道路。
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    • 来源专题:光电情报网信息监测服务平台
    • 编译者:husisi
    • 发布时间:2024-06-05
    • 近日,电子科技大学王曾晖教授、夏娟研究员团队与中南大学周喻教授团队合作报道了基于非层状二维材料β-In2S3的超高频谐振式气压传感器,实现了宽量程(从10?³ Torr直至大气压)、高线性(非线性程度仅为0.0071)和快响应(内禀响应时间低于1微秒)的优异传感性能。研究人员还阐明了纳米机电谐振器的频率设计规律,并成功实验测定了材料弹性模量和器件内应力,为基于二维非层状材料的新型低维纳米器件的晶圆级设计与集成赋能。 二维非层状材料具有应用于纳米机电结构中的潜力,并因其独特的物理特性和表面活性,有望进一步实现性能优异的传感器件。然而,由于纳米机电器件对于材料稳定性和导电性等方面的要求,以及器件制备的难度,这一极具前景的应用范式一直未得到探索。近日,该团队研究人员利用β-In2S3这一具备高载流子迁移率和适中带隙的二维非层状半导体,制备了一系列工作频率在超高频频段的纳米机电谐振器,实现的气压传感性能在同类器件中暂居最优。 研究人员利用圆形纳米鼓膜(图1A−C)的动态响应考察器件弹性特征。通过自主设计并优化的激光干涉位移测量系统,有效地表征了纳米谐振器的超高频段频域动态响应(图1D)。为验证β-In2S3纳米谐振器的气压传感性能,研究人员在10?? Torr至大气压的宽气压范围内不间断追踪器件动态响应,并分析了谐振频率和质量因子的调控机制。研究表明,谐振频率随气压增加而线性增长,响应度高达259.77 ppm/Torr(即每Torr气压变化将引入高达2.328 KHz的频偏),而非线性程度仅为0.0071,揭示了该传感器的优异响应性能(图1E)。此外,耗散因子随气压增加引入的额外空气阻尼呈下降趋势,理论分析表明该传感器在大气压下的响应速度可达0.95微秒。 图1 (A−C)二维β-In2S3纳米机电谐振器的(A)结构示意图、(B)器件显微图及(C)电镜图;(D)谐振器的基模谐振响应实验数据(蓝线)及模型拟合(红线);(E)谐振频率与耗散因子受腔室气压的调控关系(部分气压范围)。 研究人员制备并测试了24个不同厚度和尺寸的β-In2S3纳米谐振器,它们工作频率遍布8.48 MHz至89.97 MHz的宽频率范围(图2A),并呈现与厚度相关的耗散机制(图2B)。通过对谐振器本征频率的理论分析,研究人员提出了不同器件几何所对应的器件弹性特征的分区规律,并在实验数据上得到验证。该研究还确定了β-In2S3材料的杨氏模量(45 GPa)和内建应力(约0.5 N/m内),为基于二维非层状材料的新型纳米机电器件的设计、分析、调控和应用提供了坚实的理论基础。 图2 β-In2S3纳米谐振器的性能及频率设计规律图。(A)实测的基模谐振频率(散点)及理论分析得到的频率设计规律(实线及阴影);(B)从实验数据中提取的耗散因子(Q)与器件尺寸的关系图