Teses Teses - Gradworks Graphene NanoElectroMonecânica Resonators e osciladores por Chen, Changyao. Ph. D. UNIVERSIDADE COLUMBIA . 2013, 209 páginas 3553604 Feito de apenas uma folha de átomos de carbono, grafeno é o material mais fino ainda mais forte já existir. Desde sua descoberta em 2004, o grafeno tem atraído um enorme esforço de pesquisa em todo o mundo. Garantido pelo superior elétrico e excelentes propriedades mecânicas, o grafeno é o bloco de construção ideal para NanoElectroMechanical Systems (NEMS). Nas primeiras partes da tese, discutiremos as fabricações e medições de ressonadores típicos de NEMS de grafeno, incluindo ressonadores mecânicos de grafeno duplamente apertados e totalmente grampeados. Eu desenvolvi uma técnica de leitura elétrica usando grafeno como misturador de freqüência, demonstrado freqüências de ressonância na faixa de 30 a 200 MHz. Além disso, eu desenvolvi as fabricações avançadas para conseguir a estrutura de porta local, que conduziu à deteção de freqüência ressonante em tempo real sob o esquema de transistor de canal ressonante (RCT). Essa detecção em tempo real melhora a velocidade de medição em 2 ordens de grandeza em comparação com a técnica de mistura de freqüência e é crítica para aplicações práticas. Finalmente, empreguei técnica de ponte balanceada ativa para reduzir os parasitas elétricos globais, e demonstrou transdução capacitiva pura de ressonadores NEMS de grafeno. As caracterizações das propriedades dos ressonadores NEMS de grafeno são seguidas, incluindo frequência de ressonância e factor de qualidade (Q) sintonização com tensão, massa e temperaturas. Um modelo simples de mecânica contínua foi construído para entender o comportamento de ajuste de freqüência, e concorda com dados experimentais extremamente bem. Nas partes seguintes da tese, discutiremos o comportamento de ressonadores mecânicos de grafeno em campo magnético aplicado, isto é, no regime de Quantum Hall (QH). Os acoplamentos entre o movimento mecânico e a estrutura de banda electrónica revelaram ser uma sonda directa para quantidades termodinâmicas, isto é, potencial químico e compressibilidade. Para um ressonador de grafeno limpo, com fatores de qualidade de 1 vezes 10 4, sofreu oscilações de freqüência de ressonância à medida que o campo magnético aplicado aumenta. O potencial químico do grafeno desloca suavemente dentro de cada LL, fazendo com que a frequência de ressonância mude num padrão explícito. Entre LLs, a compressibilidade finita causou a freqüência de ressonância mudando drasticamente. As oscilações gerais da frequência de ressonância com o campo magnético aplicado poderiam ser montadas apenas com o potencial de desordem como parâmetro livre. Em comparação com a técnica de transporte eletrônico convencional, tais medições mecânicas comprovaram ser uma ferramenta mais direta e poderosa, que usamos para estudar as propriedades dos grafenos em estados fundidos em estados de simetria quebrados. Na última parte desta tese, apresentarei o estudo de osciladores de grafeno NEMS com loop de realimentação positiva. Os osciladores demonstrados são auto-sustentados (sem radiofrequência externa, RF, estímulo), e as frequências de oscilação podem ser controladas por tensão (isto é, tensão de portão aplicada). Também estudei cuidadosamente a influência do ganho de realimentação e da fase, assim como a compressão de largura de linha em função da temperatura. Encontre uma cópia eletrônica em sua biblioteca. Use o link abaixo para acessar um registro de citação completa deste trabalho de pós-graduação: Se sua biblioteca se inscreve no banco de dados ProQuest Dissertations (PQDT), você pode ter direito a uma versão eletrônica gratuita deste trabalho de pós-graduação. Se não, você terá a opção de comprar um e acessar uma visualização de 24 páginas gratuitamente (se disponível). Sobre ProQuest Dissertações e Teses Com quase 4 milhões de registros, a ProQuest Dissertations Thesis (PQDT) Global banco de dados é a coleção mais abrangente de dissertações e teses no mundo. É a base de dados de registro para pesquisa de pós-graduação. PQDT Global combina o conteúdo de uma gama de universidades do mundo premier - a partir da Ivy League para o Grupo Russell. Dos quase 4 milhões de trabalhos de pós-graduação incluídos no banco de dados, a ProQuest oferece mais de 2,5 milhões em formatos de texto completo. Destes, mais de 1,7 milhões estão disponíveis em formato PDF. Mais de 90.000 dissertações e teses são adicionadas ao banco de dados a cada ano. Se você tiver dúvidas, não hesite em visitar o site da ProQuest - proquest - ou entre em contato com o suporte da ProQuest. Cópia de direitos autorais 2016 ProQuest. Todos os direitos reservados. Resumo Medimos o fator de qualidade Q de ressonadores de tambor de grafeno de poucas camadas movidos eletricamente, proporcionando uma demonstração experimental de que Q 1 / T. Onde T é a temperatura. Desenvolvemos um modelo que inclui acoplamento intermodal e ressonadores de grafeno tensionados. Como os ressonadores são atomicamente finos, as flutuações fora do plano são grandes. Como resultado, Q é determinado principalmente por ampliação de freqüência estocástica ao invés de amortecimento por fricção, em analogia à ressonância magnética nuclear. Este modelo está em bom acordo com a experiência. Além disso, em unidades maiores, a largura da linha de ressonância é aumentada por amortecimento não-linear, em concordância qualitativa com a recente teoria de amortecimento por radiação de fônons no avião. A amplificação paramétrica produzida por expansão térmica periódica a partir da tensão de accionamento produz uma largura de linha anormalmente grande nas maiores unidades. Nossos resultados contribuem para um quadro geral para a compreensão dos mecanismos de dissipação e alargamento da linha espectral em ressonadores de membrana atómica fina. Palavras-chave: Derivações de fórmulas usadas e figuras adicionais mostrando um diagrama esquemático da geometria do dispositivo, variação de freqüência e Q com tensão de portão e análise de parâmetros não-lineares. Este material está disponível gratuitamente através da Internet em pubs. acs. org. MetricsGraphene Ressonadores mecânicos e aplicações Ressonadores e aplicações mecânicas de grafeno Palestrante: Changyao Chen. Columbia University Localização: Spalding Laboratory 106 (Hartley Memorial Seminar Room) Feito de apenas uma folha de átomos de carbono, o grafeno é o material mais fino ainda mais forte já testado. Garantido pelo superior elétrico e excelentes propriedades mecânicas, o grafeno é o bloco de construção ideal para NanoElectroMechanical Systems (NEMS). No entanto, o pequeno sinal associado ao tamanho em miniatura torna a medição elétrica eficiente muito desafiadora. Em minha conversa, eu discutirei primeiramente técnicas diferentes do readout elétrico para ressonadores mecânicos do grafeno, e suas propriedades em cima das mudanças na temperatura e na massa. Então, vou demonstrar as aplicações de ressonadores de grafeno para dois propósitos: um como ferramentas sensíveis para medir a oscilação do potencial químico do grafeno no campo magnético aplicado e outro como elementos ativos para construir osciladores mecânicos auto-sustentáveis. Série: Série de Seminários de Física Aplicada
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