عنوان:  پایان نامه سيستم هاي نانوالكترومكانيك NEMS، مهندسي مکانیک

رشته:  پروژه پایانی دوره کارشناسی‌،مهندسی مکانيک گرايش حرارت و سيالات

فرمت فایل: WORD (قابل ویرایش)

تعداد صفحه: 70

بهمرا فایل پاورپوینت  جهت ارائه پایان نامه

چکیده:
سيستم هاي نانوالكترومكانيك در جوامع علمي و تكنيكي مورد توجه زيادي بوده اند. اين دسته از سيستم ها كه بسيار شبيه به سيستم هاي ميكروالكترومكانيك هستند در انواع حالات تشديد شده خود با ابعادي در سابميكرون عميق عمل مي كنند. سيستم در اين محدوده، داراي فركانس هاي رزونانس بسيار، توده هاي فعال تحليل يافته و ثبات نيروي پايداري باشند؛ ضريب كيفيت تشديد اين سيستم در رنج Q  lo3-105 بسيار بالاتر از دسته ديگر مدارهاي تشديدي الكتريكي مي باشند. اين سيستم در NEMS براي دسته بسياري از كاربردهاي تكنولوژي مانند سنسور فراسريع، دستگاه راه اندازي، و اجزاي پردازش سيگنال مهيا مي سازد.
به طور آزمايشي از NEMS انتظار مي رود كه امكان تحقيق بر فرآيندهاي مكانيكي متعادل فونون و واكنش كوانتوم سيستم هاي مكانيكي مزوسكوپيك را فراهم آورد. با وجود اين، هنوز چالش هاي ريشه اي و تكنولوژيكي براي بهينه سازي NEMS وجود دارد. در اين بررسي ما بايد مروری بر چشم اندازها و چالش ها در اين زمينه يك معرفي متعادل از NEMS را ارائه داده و كاربردهاي جالب و آشكارسازي الكترومكانيك را به تصوير مي كشيم.
سيستم هاي نانو الكترومكانيكي ، تشديد گرهاي مكانيكي با مقياس نانو – به – ميكرو متر مي باشند كه به ابزار الكترونيكي داراي ابعاد مشابه وصل مي شوند. NEMS نويد ميكروسكوپ نيروي فراحساس سريع و عميق شدن فهم ما از چگونگي پيدايش ديناميك كلاسيك با نزديك شدن به ديناميك كوانتوم مي باشد. اين پژوهش با يك بررسي از NEMS شروع شده و پس از جنبه هاي خاص ديناميك كلاسيك آنها را توصيف مي كند. مخصوصاً، نشان مي دهيم كه براي اتصال ضعيف، عمل ابزار الكترونيكي روي تشديدگرمكانيكي مي تواند به طور مؤثر، يك حمام حرارتي باشد در حاليكه ابزار، يك محرك خارج از تعادل سيستم باشد.

فهرست مطالب
عنوان
مقدمه
فصل اول: ويژگي هاي NEMS
1-1- NEMS به عنوان ابزارات الكترومكانيك چند قطبي
1-2- فركانس
1-3- ضريب كيفيت (Q)
1-4- مشخصه عملكرد توان عملياتي
1-5- پاسخ گويي ( واكنش پذيري)
1-6- دامنه ديناميك موجود
1-7- تودة فعال:
فصل دوم: چالش هاي اصولي
2-1- جستجوي Q بالا
2-2- نويز فاز:
2-3- توسعه مبدل ها
2-4- ساخت نانوقابل توليد مجدد
2-5- كاربرد پديد آمده ( آغازين)
فصل سوم: بررسی NEMS
3-1- بررسی NEMS
فصل چهارم: سیستم تشدیدگر SET- نانومکانیکی
4-1- معادله اصلی:
4-2- راه حل حالت ثابت (پایدار)
4-3- ديناميك تشديدگر مكانيكي در رژيم تزويج ضعيف:
4-4- ديناميك متعادل موثر ديگر NEMS ها :
نتیجه گیری:
منابع :

فهرست اشکال
عنوان
شکل 1-1: تصویری که عملیات آشکار ساز جابجایی SET
شکل 1-2: تقطيق ريز نگار الكترون از Sic NEMS
شكل 1-3: نمودار معرفي وسايل الكترومكانيكي چند ترمينالي
شکل 1-4: طرح فرکانس در مقابل هندسه موثر برای دودسته پرتو کنارهم
شکل 1-5: اندازه گيري فشار و كشش داخلي در مبدل هاي پرتو نانوالكترونيك
تصوير 1-6: در اين شكل دياگرامي از مبدل تقويت كننده كاسكود NEMS
شكل 2-1: تأثيرات فشار گاز احاطه شده بر پارامترهاي تشديد كننده GaAs
شكل 2-2: ماكزيمم ضريب Q گزارش شده
شكل 2-3: طرح تعيين جابجايي محرك مغناطيسي.
شکل 2-4: دياگرام طراحي شده ساختار نوري فضاي خالي را كه در دانشگاه بوستون مورد استفاده قرار گرفت
تصوير 2-5: درجه حرارت متغير، كيروسنات ميكروويو UHV براي اندازه گيري حساسيت NEMS.
شكل 2-6: اندازه گيري گسترده واكنش توده را كه از آزمايش هايي با ساير ابزارات NEMS با ابعاد مختلف
شكل 2-7: اطلاعات از سه وسيله ديگرSIC با و56 و 72 مگا هرتز كه با تناسب هاي خطي
شكل 3-1: طرح يك الكترون تونلي تابع مكانيك
شكل 3-2: ميكروگراف SEM جابجايي QPC كه نشان دهنده پرتو معلق با الكترودهاي سطح مي باشد
شكل 3-3: ميكروگراف SEM كه نشان دهنده پرتو مكانيكي و سيم منبع = درين SET و جزيره باشد.
شكل 3-4: طرح يك SET با سطح داخلي تابع مكانيكي كه از يك نانو تيوب كرين معلق تشكيل شده
شكل3-5: ميكروگراف SEM نانو پيلار سيليكون
شكل 3-6: طرح NEMS كلي
شكل 4-1: دياگرا م مدار سيستم تشديدگر SET مكانيكي .
شكل 4-2: توزيع احتمال حالت پايدار p(x)
شكل 4-3: طرح سيستم نوسانگر- SET.
شكل 4-4: نوسان گر متصل به يك اتصال تونل الكتريكي

مقدمه

محققان با استفاده از مواد و فرآيندهاي ميكروالكترونيك مدت هاست كه كنترل پرتوها، چرخ دنده ها و پوسته هاي ماشين هاي ميكروسكوپي را انجام داده اند كه اين عناصر مكانيكي و مدارهاي ميكروالكترونيكي كه آن ها را كنترل مي كنند را به طور كل سيستم هاي ميكروالكترومكانيك يا MEMS خوانده اند. در تكنولوژي امروزي MEMS براي انجام اموري در تكنولوژي مدرن مانند باز و بسته كردن دريچه ها، ( سوپاپ ها) چرخاندن آينه ها و تنظيم جريان الكتريسيته و يا جريان نور بكار گرفته مي شود. امروزه كمپاني هاي متعددي از غول هاي نيمه هادي گرفته تا راه اندازي هاي كوچك مي خواهند ابزار MEMS را براي طيف گسترده اي از مشتريان توليد كنند. با تكنولوژي ميكروالكترونيك كه هم اكنون تا حد ريز ميكرون پيش رفته است زمان آن رسيده كه كشفيات متمركز NEMS را آغاز كنيم.
شكل 1 خانوادة NEMS نيمه رسانا را نشان داده و مراحل توليد ساخت كلي آن را مطرح مي كند. اين فرآيند براي طراحي آزادانه ساختارهاي نيمه رساناي نانومتر به عنوان نانوماشين سطحي مي باشدكه نقطة مخالف ميكروماشين بالك MEMS مي باشد اين تكنيك ها براي سيلكون بر ساختارهاي عايق، گاليوم آرسنايد روي سيستم هاي آلومينيوم گاليوم، كاربيد سيلكون برسيليكون، نيتريد آلومينوم بر سيليكون، لايه‌هاي الماس نانو بلوري و لايه هاي نيتريد سيلكون نامنظم بكار گرفته مي شود. اكثر اين مواد با درجه خلوص زياد وجود دارد كه با كنترل دقيق ضخامت لايه اي رشد كرده اند.
اين قسمت دوم (كيفيت كنترل لايه اي) كنترل ابعادي در بعد عمودي در سطح تك لايه اي را كنترل مي كند. اين مقوله كاملا منطبق با دقت ابعادي جانبي ليتوگرافي پرتوالكتروني است كه به مقياس اتمي نزديك مي شود.
NEMS داراي ويژگي هاي چشمگيري مي باشد. آن ها دسترسي به فضاي پارامتري را كه غير پيش بيني است را فراهم مي كنند؛ فركانس هاي مقاومت تشديدي در ميكرويو، ضريب كيفيت مكانيكي در دهها هزار، توده هاي فعال در femtogram، ظرفيت گرمايي پايين تر از يوكتوكالري و …اين ويژگي ها تصورات و سيل افكار براي تجربيات و آزمايشات هيجان انگيز را بوجود مي آورد و در عين حال تعداد زيادي سؤالات غيرقابل پيش بيني و نگرهايي هاي بيشماري را نيز بدنبال دارد از جمله اين سؤالات: چگونه مبدل ها در مقياس نانو مشخص مي شوند؟ چگونه ويژگي هاي سطحي كنترل مي گردد؟ ويژگي هاي پارامتر NEMS با هر اندازه و مقياسي گسترده مي باشند. كساني كه مي خواهند نسل بعدي NEMS را توسعه دهند بايد به سمت آخرين كشفيات فيزيك و علوم مهندسي در جهات مختلف سوق بيابند. اين بازنگري در چهار قسمت اصلي ذكر شده است. در دو بخش بعدي ما سعي مي كنيم يك معرفي متعادل از NEMS را ارائه دهيم. ما نه تنها ويژگي هاي جالب و مورد توجه NEMS را مورد بحث و بررسي قرار مي دهيم بلكه يك مرور كلي بر چالش هاي اساسي و تكنولوژيكي را ارائه خواهيم داد.
همچنان كه به بخش هاي بعدي نزديك مي شويم، معلوم مي شود كه كدام يك از اين چالش ها از طريق مهندسي سيستماتيك قابل بحث و بررسي است. در بخش چهارم اين تحقيق، يكي از كاربردهاي ضروري NEMS را كه آشكارسازي نانوالكترومكانيك فراحسي مي باشد تحت مطالعه قرار مي دهيم. در بخش پنجم پروژه ها را ارائه خواهيم داد.

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