一种混合石墨烯-氮化硅纳米膜：多功能且超宽可调谐的机械器件
介观与纳米尺度物理
2025-07-01 v2 应用物理
摘要
将二维材料集成到纳机电系统（NEMS）中，将硅基材料的稳健性与二维材料中卓越的电控性相结合，极大地提升了系统性能，这目前是纳米技术中许多先进应用的关键。在此，我们实验演示并理论分析了一种强大的片上石墨烯集成NEMS器件，该器件由混合石墨烯/氮化硅膜和金属引线组成，能够实现极大的静态和动态参数调节。当对引线施加静态电压时，由引线与膜之间的热膨胀差异引起的力导致超宽频率调谐、变形（后屈曲转变）以及机械性能的调节。此外，通过向引线注入交流电压，我们可以在无需复杂且占用空间的驱动系统的情况下，激发谐振器在线性区之外甚至更远的范围内振动。我们的结果证明，该器件是一个紧凑的集成系统，具有机械稳健性、高可控性和快速响应。它不仅扩展了NEMS器件的应用范围，还推动了多维纳米机械谐振器进入非线性工作区。
引用
@article{arxiv.2406.11596,
title = {A hybrid graphene-siliconnitride nanomembrane as a versatile and ultra-widely tunable mechanical device},
author = {Mengqi Fu and Bojan Bošnjak and Zhan Shi and Jannik Dornseiff and Robert H. Blick and Elke Scheer and Fan Yang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2406.11596},
year = {2025}
}