پایان نامه كارشناسی در رشته مهندسی الكترونیك با عنوان سیستم های نانوالكترومكانیك (NEMS)

چکیده:

سیستم های نانوالكترومكانیك (NEMS) در جوامع علمی و تكنیكی مورد توجه زیادی بوده اند. این دسته از سیستم ها كه بسیار شبیه به سیستم های میكروالكترومكانیك هستند در انواع حالات تشدید شده خود با ابعادی در سابمیكرون عمیق عمل می كنند. سیستم در این محدوده، دارای فركانس های رزونانس بسیار، توده های فعال تحلیل یافته و ثبات نیروی پایداری باشند؛ ضریب كیفیت تشدید این سیستم در رنج Q  lo³-10⁵ بسیار بالاتر از دسته دیگر مدارهای تشدیدی الكتریكی می باشند. این سیستم در NEMS برای دسته بسیاری از كاربردهای تكنولوژی مانند سنسور فراسریع، دستگاه راه اندازی، و اجزای پردازش سیگنال مهیا می سازد.

به طور آزمایشی از NEMS انتظار می رود كه امكان تحقیق بر فرآیندهای مكانیكی متعادل فونون و واكنش كوانتوم سیستم های مكانیكی مزوسكوپیك را فراهم آورد. با وجود این، هنوز چالش های ریشه ای و تكنولوژیكی برای بهینه سازی NEMSوجود دارد. در این بررسی ما باید مروری بر چشم اندازها و چالش ها در این زمینه یك معرفی متعادل از NEMS را ارائه داده و كاربردهای جالب و آشكارسازی الكترومكانیك را به تصویر می كشیم.

سیستم های نانو الكترومكانیكی (NEMS)، تشدید گرهای مكانیكی با مقیاس نانو – به – میكرو متر می باشند كه به ابزار الكترونیكی دارای ابعاد مشابه وصل می شوند. NEMS نوید میكروسكوپ نیروی فراحساس سریع و عمیق شدن فهم ما از چگونگی پیدایش دینامیك كلاسیك با نزدیك شدن به دینامیك كوانتوم می باشد. این پژوهش با یك بررسی از NEMSشروع شده و پس از جنبه های خاص دینامیك كلاسیك آنها را توصیف می كند. مخصوصاً، نشان می دهیم كه برای اتصال ضعیف، عمل ابزار الكترونیكی روی تشدیدگرمكانیكی می تواند به طور مؤثر، یك حمام حرارتی باشد در حالیكه ابزار، یك محرك خارج از تعادل سیستم باشد.

مقدمه:

محققان با استفاده از مواد و فرآیندهای میكروالكترونیك مدت هاست كه كنترل پرتوها، چرخ دنده ها و پوسته های ماشین های میكروسكوپی را انجام داده اند كه این عناصر مكانیكی و مدارهای میكروالكترونیكی كه آن ها را كنترل می كنند را به طور كل سیستم های میكروالكترومكانیك یا MEMS خوانده اند. در تكنولوژی امروزی MEMS برای انجام اموری در تكنولوژی مدرن مانند باز و بسته كردن دریچه ها، ( سوپاپ ها) چرخاندن آینه ها و تنظیم جریان الكتریسیته و یا جریان نور بكار گرفته می شود. امروزه كمپانی های متعددی از غول های نیمه هادی گرفته تا راه اندازی های كوچك می خواهند ابزار MEMS را برای طیف گسترده ای از مشتریان تولید كنند. با تكنولوژی میكروالكترونیك كه هم اكنون تا حد ریز میكرون پیش رفته است زمان آن رسیده كه كشفیات متمركز NEMS را آغاز كنیم.

شكل 1 خانوادة NEMS نیمه رسانا را نشان داده و مراحل تولید ساخت كلی آن را مطرح می كند. این فرآیند برای طراحی آزادانه ساختارهای نیمه رسانای نانومتر به عنوان نانوماشین سطحی می باشدكه نقطة مخالف میكروماشین بالك MEMS می باشد این تكنیك ها برای سیلكون بر ساختارهای عایق،  گالیوم آرسناید روی سیستم های آلومینیوم گالیوم، كاربید سیلكون برسیلیكون، نیترید آلومینوم بر سیلیكون، لایه های الماس  نانو بلوری و لایه های نیترید سیلكون نامنظم بكار گرفته می شود. اكثر این مواد با درجه خلوص زیاد وجود دارد كه با كنترل دقیق ضخامت لایه ای رشد كرده اند.

این قسمت دوم (كیفیت كنترل لایه ای) كنترل ابعادی در بعد عمودی در سطح تك لایه ای را كنترل می كند. این مقوله كاملا منطبق با دقت ابعادی جانبی لیتوگرافی  پرتوالكترونی است كه به مقیاس اتمی نزدیك می شود.

فهرست