سيستم هاي نانوالكترومكانيك NEMS، پایان نامه مهندسي مکانیک | شبیه سازی، برنامه نویسی، پایان نامه

پایان نامه سیستم های نانوالکترومکانیک NEMS، مهندسی مکانیک

عنوان:  پایان نامه سیستم های نانوالکترومکانیک NEMS، مهندسی مکانیک

رشته:  پروژه پایانی دوره کارشناسی‌،مهندسی مکانیک گرایش حرارت و سیالات

فرمت فایل: WORD (قابل ویرایش)

تعداد صفحه: ۷۰

بهمرا فایل پاورپوینت  جهت ارائه پایان نامه

چکیده:
سیستم های نانوالکترومکانیک در جوامع علمی و تکنیکی مورد توجه زیادی بوده اند. این دسته از سیستم ها که بسیار شبیه به سیستم های میکروالکترومکانیک هستند در انواع حالات تشدید شده خود با ابعادی در سابمیکرون عمیق عمل می کنند. سیستم در این محدوده، دارای فرکانس های رزونانس بسیار، توده های فعال تحلیل یافته و ثبات نیروی پایداری باشند؛ ضریب کیفیت تشدید این سیستم در رنج Q  lo3-105 بسیار بالاتر از دسته دیگر مدارهای تشدیدی الکتریکی می باشند. این سیستم در NEMS برای دسته بسیاری از کاربردهای تکنولوژی مانند سنسور فراسریع، دستگاه راه اندازی، و اجزای پردازش سیگنال مهیا می سازد.
به طور آزمایشی از NEMS انتظار می رود که امکان تحقیق بر فرآیندهای مکانیکی متعادل فونون و واکنش کوانتوم سیستم های مکانیکی مزوسکوپیک را فراهم آورد. با وجود این، هنوز چالش های ریشه ای و تکنولوژیکی برای بهینه سازی NEMS وجود دارد. در این بررسی ما باید مروری بر چشم اندازها و چالش ها در این زمینه یک معرفی متعادل از NEMS را ارائه داده و کاربردهای جالب و آشکارسازی الکترومکانیک را به تصویر می کشیم.
سیستم های نانو الکترومکانیکی ، تشدید گرهای مکانیکی با مقیاس نانو – به – میکرو متر می باشند که به ابزار الکترونیکی دارای ابعاد مشابه وصل می شوند. NEMS نوید میکروسکوپ نیروی فراحساس سریع و عمیق شدن فهم ما از چگونگی پیدایش دینامیک کلاسیک با نزدیک شدن به دینامیک کوانتوم می باشد. این پژوهش با یک بررسی از NEMS شروع شده و پس از جنبه های خاص دینامیک کلاسیک آنها را توصیف می کند. مخصوصاً، نشان می دهیم که برای اتصال ضعیف، عمل ابزار الکترونیکی روی تشدیدگرمکانیکی می تواند به طور مؤثر، یک حمام حرارتی باشد در حالیکه ابزار، یک محرک خارج از تعادل سیستم باشد.

فهرست مطالب
عنوان
مقدمه
فصل اول: ویژگی های NEMS
۱-۱- NEMS به عنوان ابزارات الکترومکانیک چند قطبی
۱-۲- فرکانس
۱-۳- ضریب کیفیت (Q)
۱-۴- مشخصه عملکرد توان عملیاتی
۱-۵- پاسخ گویی ( واکنش پذیری)
۱-۶- دامنه دینامیک موجود
۱-۷- توده فعال:
فصل دوم: چالش های اصولی
۲-۱- جستجوی Q بالا
۲-۲- نویز فاز:
۲-۳- توسعه مبدل ها
۲-۴- ساخت نانوقابل تولید مجدد
۲-۵- کاربرد پدید آمده ( آغازین)
فصل سوم: بررسی NEMS
۳-۱- بررسی NEMS
فصل چهارم: سیستم تشدیدگر SET- نانومکانیکی
۴-۱- معادله اصلی:
۴-۲- راه حل حالت ثابت (پایدار)
۴-۳- دینامیک تشدیدگر مکانیکی در رژیم تزویج ضعیف:
۴-۴- دینامیک متعادل موثر دیگر NEMS ها :
نتیجه گیری:
منابع :

فهرست اشکال
عنوان
شکل ۱-۱: تصویری که عملیات آشکار ساز جابجایی SET
شکل ۱-۲: تقطیق ریز نگار الکترون از Sic NEMS
شکل ۱-۳: نمودار معرفی وسایل الکترومکانیکی چند ترمینالی
شکل ۱-۴: طرح فرکانس در مقابل هندسه موثر برای دودسته پرتو کنارهم
شکل ۱-۵: اندازه گیری فشار و کشش داخلی در مبدل های پرتو نانوالکترونیک
تصویر ۱-۶: در این شکل دیاگرامی از مبدل تقویت کننده کاسکود NEMS
شکل ۲-۱: تأثیرات فشار گاز احاطه شده بر پارامترهای تشدید کننده GaAs
شکل ۲-۲: ماکزیمم ضریب Q گزارش شده
شکل ۲-۳: طرح تعیین جابجایی محرک مغناطیسی.
شکل ۲-۴: دیاگرام طراحی شده ساختار نوری فضای خالی را که در دانشگاه بوستون مورد استفاده قرار گرفت
تصویر ۲-۵: درجه حرارت متغیر، کیروسنات میکروویو UHV برای اندازه گیری حساسیت NEMS.
شکل ۲-۶: اندازه گیری گسترده واکنش توده را که از آزمایش هایی با سایر ابزارات NEMS با ابعاد مختلف
شکل ۲-۷: اطلاعات از سه وسیله دیگرSIC با و۵۶ و ۷۲ مگا هرتز که با تناسب های خطی
شکل ۳-۱: طرح یک الکترون تونلی تابع مکانیک
شکل ۳-۲: میکروگراف SEM جابجایی QPC که نشان دهنده پرتو معلق با الکترودهای سطح می باشد
شکل ۳-۳: میکروگراف SEM که نشان دهنده پرتو مکانیکی و سیم منبع = درین SET و جزیره باشد.
شکل ۳-۴: طرح یک SET با سطح داخلی تابع مکانیکی که از یک نانو تیوب کرین معلق تشکیل شده
شکل۳-۵: میکروگراف SEM نانو پیلار سیلیکون
شکل ۳-۶: طرح NEMS کلی
شکل ۴-۱: دیاگرا م مدار سیستم تشدیدگر SET مکانیکی .
شکل ۴-۲: توزیع احتمال حالت پایدار p(x)
شکل ۴-۳: طرح سیستم نوسانگر- SET.
شکل ۴-۴: نوسان گر متصل به یک اتصال تونل الکتریکی

مقدمه

محققان با استفاده از مواد و فرآیندهای میکروالکترونیک مدت هاست که کنترل پرتوها، چرخ دنده ها و پوسته های ماشین های میکروسکوپی را انجام داده اند که این عناصر مکانیکی و مدارهای میکروالکترونیکی که آن ها را کنترل می کنند را به طور کل سیستم های میکروالکترومکانیک یا MEMS خوانده اند. در تکنولوژی امروزی MEMS برای انجام اموری در تکنولوژی مدرن مانند باز و بسته کردن دریچه ها، ( سوپاپ ها) چرخاندن آینه ها و تنظیم جریان الکتریسیته و یا جریان نور بکار گرفته می شود. امروزه کمپانی های متعددی از غول های نیمه هادی گرفته تا راه اندازی های کوچک می خواهند ابزار MEMS را برای طیف گسترده ای از مشتریان تولید کنند. با تکنولوژی میکروالکترونیک که هم اکنون تا حد ریز میکرون پیش رفته است زمان آن رسیده که کشفیات متمرکز NEMS را آغاز کنیم.
شکل ۱ خانواده NEMS نیمه رسانا را نشان داده و مراحل تولید ساخت کلی آن را مطرح می کند. این فرآیند برای طراحی آزادانه ساختارهای نیمه رسانای نانومتر به عنوان نانوماشین سطحی می باشدکه نقطه مخالف میکروماشین بالک MEMS می باشد این تکنیک ها برای سیلکون بر ساختارهای عایق، گالیوم آرسناید روی سیستم های آلومینیوم گالیوم، کاربید سیلکون برسیلیکون، نیترید آلومینوم بر سیلیکون، لایه‌های الماس نانو بلوری و لایه های نیترید سیلکون نامنظم بکار گرفته می شود. اکثر این مواد با درجه خلوص زیاد وجود دارد که با کنترل دقیق ضخامت لایه ای رشد کرده اند.
این قسمت دوم (کیفیت کنترل لایه ای) کنترل ابعادی در بعد عمودی در سطح تک لایه ای را کنترل می کند. این مقوله کاملا منطبق با دقت ابعادی جانبی لیتوگرافی پرتوالکترونی است که به مقیاس اتمی نزدیک می شود.
NEMS دارای ویژگی های چشمگیری می باشد. آن ها دسترسی به فضای پارامتری را که غیر پیش بینی است را فراهم می کنند؛ فرکانس های مقاومت تشدیدی در میکرویو، ضریب کیفیت مکانیکی در دهها هزار، توده های فعال در femtogram، ظرفیت گرمایی پایین تر از یوکتوکالری و …این ویژگی ها تصورات و سیل افکار برای تجربیات و آزمایشات هیجان انگیز را بوجود می آورد و در عین حال تعداد زیادی سؤالات غیرقابل پیش بینی و نگرهایی های بیشماری را نیز بدنبال دارد از جمله این سؤالات: چگونه مبدل ها در مقیاس نانو مشخص می شوند؟ چگونه ویژگی های سطحی کنترل می گردد؟ ویژگی های پارامتر NEMS با هر اندازه و مقیاسی گسترده می باشند. کسانی که می خواهند نسل بعدی NEMS را توسعه دهند باید به سمت آخرین کشفیات فیزیک و علوم مهندسی در جهات مختلف سوق بیابند. این بازنگری در چهار قسمت اصلی ذکر شده است. در دو بخش بعدی ما سعی می کنیم یک معرفی متعادل از NEMS را ارائه دهیم. ما نه تنها ویژگی های جالب و مورد توجه NEMS را مورد بحث و بررسی قرار می دهیم بلکه یک مرور کلی بر چالش های اساسی و تکنولوژیکی را ارائه خواهیم داد.
همچنان که به بخش های بعدی نزدیک می شویم، معلوم می شود که کدام یک از این چالش ها از طریق مهندسی سیستماتیک قابل بحث و بررسی است. در بخش چهارم این تحقیق، یکی از کاربردهای ضروری NEMS را که آشکارسازی نانوالکترومکانیک فراحسی می باشد تحت مطالعه قرار می دهیم. در بخش پنجم پروژه ها را ارائه خواهیم داد.

این پایان نامه با آیین نامه نحوه نگارش و تدوین پایان نامه تهیه شده و آماده ارائه میباشد.