SAW诱导高频波场的致动与映射——基于悬挂石墨烯膜
介观与纳米尺度物理
2024-12-25 v1 应用物理
摘要
基于二维材料的高频声学器件为设计和操控声波的时空响应提供了独特平台，适用于下一代传感和接触less致动应用。然而，传统的悬挂膜致动方法并不适用于所有二维材料，或在频率上受限。因此，亟需一种可适用于所有类型膜材料的普适高频芯片级致动技术。本文演示了表面声波(SAW)可用于高效致动悬挂二维材料，通过激发375 MHz的瑞利面向波并利用原子力声学显微镜(AFAM)对其振动场进行映射。从受支撑石墨烯到悬挂石墨烯的声波，其声学波长因有效弯曲刚度降低而从10 μm减小至约2 μm，导致悬挂石墨烯上的波速降低。通过改变激发频率，我们观察到相速度从约160 m/s变化至约700 m/s。这种行为与板理论预测的声波非线性色散一致，体现了膜的几何形状和弯曲刚度在调制声波图案和波长方面的关键作用。该结合SAW致动和AFAM可视化方案为理解纳米尺度声学传输基本规律提供了新视角，并为在2D材料表面实现芯片级图案化和传输提供了路径。
引用
@article{arxiv.2412.18310,
title = {Actuation and mapping of SAW-induced high-frequency wavefields on suspended graphene membranes},
author = {Hande N. Açıkgöz and Dong Hoon Shin and Inge C. van der Knijff and Allard J. Katan and Xiliang Yang and Peter G. Steeneken and Gerard J. Verbiest and Sabina Caneva},
journal= {arXiv preprint arXiv:2412.18310},
year = {2024}
}
备注
23 pages, 4 figures