基于硅纳米线的纳机电谐振器检测技术研究

本项目致力于基于硅纳米线的纳机电谐振器检测技术研究。通过研究应力对可动沟道空气间隙场效应管特性的影响以及高迁移率、负阻现象等可动沟道空气间隙场效应管特殊的电学特性, 建立可动沟道空气间隙场效应管电学模型，为纳机电谐振器提供一种可随尺寸减小而减小的检测方法；并建立纳机电谐振器的机械量子压缩理论，提出实现机械量子压缩现象的实验条件，突破位移检测的量子噪声极限，为实验观察机械量子压缩现象奠定理论基础。推动纳机电谐振器在量子物理、传感器等领域的应用。

本项目设计加工了双端固支梁-质量块结构和悬臂梁结构两种器件，利用探针给质量块或悬臂梁施加压力，从而在场效应管沟道区产生应力，以研究机械应力对场效应管电性能的影响；结果表明，沟道应力较小时，沟道压阻效应起主要作用，阈值电压缓慢减小，ΔIds/Ids与应力呈线性关系；应力继续增加后，阈值电压和ΔIds/Ids与应力变化均呈非线性关系，应力由2.08GPa 增加到2.5GPa过程中，阈值电压和ΔIds/Ids均出现突变现象；目前尚未研究清楚其变化机理，有待后续进一步研究。应力对场效应管电性能的影响对场效应管在微纳机电器件中应用至关重要。目前该领域研究成果报道非常有限。本项目设计专门器件对应力对场效应管电性能的影响进行研究，获得了大量的实测数据，对推动场效应管在微纳机电器件中的应用具有重要意义。研制的基于SOI场效应管检测的微机电加速度计工作温度可达200℃，可满足某些特定高温场合应用。.可动沟道空气间隙场效应管具备一些特殊的电性能，是一种非常有前景的纳机电谐振器检测器件。本项目对其加工工艺进行了改进，获得了工作稳定的样品。在此基础上，对其电性能进行了详细测试，建立了基于应变势理论的可动沟道空气间隙场效应管电学模型。为纳机电谐振器提供了一种可随尺寸减小而减小的检测方法，对推动纳机电谐振器的发展具有重要意义。.本项目对长6µm、宽20nm、厚12nm的悬臂梁硅纳米线谐振器的量子噪声及机械量子压缩条件进行了研究。结果表明T = 50 mK，V = 4 V时对器件R = 0.1184，位置不确定度由1.07 × 10-2 Å减小为1.27 × 10-3 Å，量子噪声被压缩18.54 dB。为提高纳机电谐振器位移检测精度探明了道路，也为纳机电谐振器在量子理论应用奠定了基础。