长度尺度耦合与 MEMS 振荡器原子尺度模拟
材料科学
2015-06-25 v1
摘要
我们利用最近开发的并行代码对 Micro-Electro-Mechanical Systems (MEMS) 的动力学与温度依赖行为进行模拟，实现了长度尺度的耦合。本文中采用的新技术准确地将 MEMS 机械组件的行为建模至原子尺度。我们研究了一类 MEMS 器件：由硅和石英制成的微米尺度振荡器。所采用的算法与计算方法与通常基于连续弹性理论的有限元方法形成了显著的不同。该方法是在强非谐力、大比表面积到体积比或存在缺陷导致内阻的区域中使用原子模拟；而在满足连续弹性理论条件的外围区域则采用有限元方法以提高效率。因此，器件的中心区域模拟数百万个原子的运动，而相对较大的外周区域则使用有限元建模。两种技术并行运行并无缝地相互传递信息。这种长度尺度的耦合提供了自然的域分解，使得代码可在多处理器工作站和超级计算机上运行。我们展示了硅和石英振荡器振动行为的新型模拟。结果与连续弹性理论 predictions 进行对比，随尺寸变化而变化，显示在小尺寸极限下连续技术失效。我们还提取振荡器的 Q 值并研究相应的耗能过程。
引用
@article{arxiv.cond-mat/9812232,
title = {Coupling of Length Scales and Atomistic Simulation of MEMS Resonators},
author = {Robert E. Rudd and Jeremy Q. Broughton},
journal= {arXiv preprint arXiv:cond-mat/9812232},
year = {2015}
}
备注
10 pages, 10 figures, to be published in the proceedings of DTM '99; LaTeX with spie.sty, bibtex with spiebib.bst and psfig