در اواخر 1950 فیزکدانانی به نام ریچارد فاینمن، با پیشنهاد جایزه 1000 دلاری برای اولین فردی که موفق به ساخت موتور الکتریکی کوچکتر از 1 اینچ شود، توجه مردم را به این موضوع جلب کرد. در کمال حیرت ویلیام مک لیلان با کوشش فراوان و صرف ساعات بسیار خسته کننده، توانست این کار را با انبرک دستی و یک میکروسکوپ انجام دهد. موتور مک لیلان در حال حاضر در مؤسسه فن آوری کالفرنیا در معرض نمایش بوده و مدتها است که از چرخیدن بازمانده است. هدف فاینمن از این کار به حرکت در آوردن چرخ های دانشگاهها وآزمایشگاه و حتی خطوط تولید صنعتی بود. سیستم های میکروالکترومکانیکی (MEMS) که به طور جدی از اواسط دهه 1980 ایجاد گردیدند، به حدی از رشد و بلوغ رسیده اند که اکنون فقط در تولید انبوه موتورهای کوچک، صدها بار کوچکتر از موتور مک لیلان - نسبتاً به مشکل برخورده ایم. در همین راستا در انجمن MEMS برخی تولیدات واقعاً شگفت انگیز را ارائه داده است. از پروژکتورهای دیجیتالی شامل میلیون ها میکروآیینه الکتریکی گرفته تا میکروحسگرهای حساس به حرکت که در کیسه هوای ماشین های به کار رفته است.
دانشمندان و مهندسانی که در زمینه اتصالات میکروحسگرها و ابزارهای دیگر تحقیق می کنند، با استفاده از آزمایشگاهها و ایده های نو، گستره جدیدی در این زمینه ایجاد کردند. ابزارهای این دانشمند به مرزهای بسیار دور نیز اعمال می گردد. از اعماق دریا و پوسته زمین گرفته تا مناطق دور دست فضا و سیارات دور دست. چنین میکروحسگرهای راه دور با خواصی مانند مقاومت در برابر تغییرات شرایط و نیز هزینه اندکشان اطلاعات فراوانی در مورد محیط پیرامون ما در اختیارمان می گذارند. MEMS منجر به پیوند میان فرایندهای نیمه هادی و مهندسی مکانیک می گردد در مقیاس بسیار کوچکی در این زمینه طی دهه اخیر رشد چشمگیری داشته است شرکت های زیادی از غول های نیمه هادی تا شرکت های نوکار به سرعت به سوی فعالیت های مفیاس میکرو پیش می روند اما تا به حال در ابعاد زیر میکرومتر توسط MEMS کارهای اندکی انجام گرفته است.در حالی که کارهای اخیر در میکروالکترونیک دارای تولید انبوه با اندازه هایی در حدود 18/. میکرو می باشد در واقع sematech (یک مجمع فکری برای مشاوره شرکتهای نیمه هادی در آمریکا) که تا سال 2010 کمترین اندازه در چنین ابزاری به 70 نانومتر خواهد رسید. برای دستیابی به این اهداف و پیشرفتهایی که برای جریان اصلی الکترونیک پیش بینی می گردد وقت آن است که انقلابی در زمینه سیستم های نانو الکترومکانیک که از جمله ماشین ها، حسگرها، کامپیوترها و الکترونیک در مقیاس نانو رخ بدهد چنین تلاش هایی زمینه کار گروه فایمن در calltech و گروه های دیگر در نقاط مختلف جهان در حال انجام است از پتانسیل های این زمینه فراوان می بشد و می تواند در زمینه های متنوعی از پزشکی و بیوتکنولوژی تا مبانی مکانیک کوآنتوم مثمر ثمر باشد.
چکیده
مقدمه …1
1-1- یک سیستم الکترومکانیکی چیست ؟…4
1-2- فایده نانو ماشینها…5
1-2-1- خطوط تمیز در نیمه هادی ها…5
1-3- سیستم های الکترومکانیکی…8
1-4- ویژگی های NEMS…12
1-4-1- NEMS به عنوان ابزارات الکترومکانیک چند قطبی…12
1-5- فرکانس…14
1-6- ضریب کیفیت (Q)…16
1-7- مشخصه عملکرد توان عملیاتی…16
1-8- پاسخ گویی (واکنش پذیری)…16
1-9- دامنه دینامیک موجود…18
1-10- توده فعال…22
2-1- بررسی NEMS…24
2-2- سیستم تشدیدگر SET- نانومکانیکی…31
2-3- معادله اصلی…31
2-4- راه حل حالت ثابت (پایدار)…35
2-5- دینامیک تشدیدگر مکانیکی در رژیم تزویج ضعیف…38
2-6- دینامیک متعادل موثر دیگر NEMS ها…44
3-1- چالشهای MEMS…49
3-2- چالش های اصولی…50
3-2-1- جستجوی Q بالا…50
3- 2-2- نویز فاز…54
3-3- توسعه مبدل ها…55
3-4- ساخت نانوقابل تولید مجدد…59
3-5- کاربرد پدید آمده (آغازین)…59
نتایج…65
منابع…67
فهرست اشکال
عنوان صفحه
شکل 1:(a,b)…4
شکل 2: پیشرفت های مداوم در فرآیندهای ساخت نانو…5
شکل 3…8
شکل 1: تصویری که عملیات آشکار ساز جابجایی SET…11
شکل 2: نمودار معرفی وسایل الکترومکانیکی چند ترمینالی…13
شکل3: تقطیق ریز نگار الکترون از Sic NEMS…13
شکل4: طرح فرکانس در مقابل هندسه…15
شکل 5: اندازه گیری فشار و کشش داخلی در مبدل های پرتو نانوالکترونیک…17
شکل 6: در این شکل دیاگرامی از مبدل تقویت کننده کاسکود NEMS…21
شکل 2- 1: طرح یک الکترون تونلی تابع مکانیک…24
شکل 2-2: میکروگراف SEM جابجایی QPC…25
شکل 2-3: میکروگراف SEM که نشان دهنده پرتو مکانیکی و سیم منبع = درین SET و جزیره…25
شکل 2- 4: طرح یک SET با سطح داخلی تابع مکانیکی…26
شکل 2- 5: میکروگراف SEM نانو پیلار سیلیکون با سطح داخلی طلایی (I) سورس (S) و الکترود های درین (D) الکترود گیت (G)…28
شکل 2-6: طرح NEMS کلی…30
شکل2- 7: دیاگرا م مدار سیستم تشدیدگر SET مکانیکی…33
شکل 2-9: نمودار توزیع احتمال حالت پایدار…39
شکل 2- 9: طرح سیستم نوسانگر- SET تحت شرایط اتصال ضعیف و جدایی وسیع زمان های دینامیک بین نوسان گر و SET…44
شکل2-10: نوسان گر متصل به یک اتصال تونل الکتریکی…46
شکل 3-1: تأثیرات فشار گاز احاطه شده بر پارامترهای تشدیدکننده GaAs…51
شکل 3-2: نمودار ماکزیمم ضریب Q…53
شکل 3-3: طرح تعیین جابجایی محرک مغناطیسی…56
تصویر3-4: دیاگرام طراحی شده ساختار نوری فضای خالی را که در دانشگاه بوستون…58
شکل 3-5… 61
تصویر 3-6- تغییرات فرکانس δω/2π استنباط شده توسط جذب اتم طلایی آتوگرام به شدت گر پرتوی… 62
شکل3-7- اطلاعات از سه وسیله دیگرSIC با و56 و 72 مگا هرتز که با تناسب های خطی…63