低功耗 n-GaAs 悬臂梁的表面压电耦合光驱动
应用物理
2025-06-13 v1 仪器与探测器
摘要
任何半导体微结构的力学行为都不可避免地与光耦合。在微机械谐振器（MEMs）的情况下，载流子产生可通过电子-声子散射和欧姆损耗影响共振的品质因数，但也可能向结构中注入能量并诱发运动。因此，半导体 MEMs 可被视为内在的光力学系统。本文报告了简单夹持式 n-GaAs 悬臂梁的光驱动。这是通过在共振频率处进行调制的纳瓦级 LED 照明实现的。我们提出，光与运动之间的耦合机制是由表面耗尽层中的压电诱导应力引起的。运动可通过两种方法检测：测量因变形产生的压电电压，或测量因电容变化产生的电流。在后一种情况下，需要在器件上施加偏压电压，这会导致非线性动力学。我们的结果表明光热效应和静电效应可以排除，因为 i) 我们测量到共振频率随光调制偏置的极小漂移，结合有限元模拟，表明光热效应并非驱动的原因，ii) 我们在不同偏压电压极性下观察到相位移动，排除了静电驱动，iii) 使用光学轮廓仪进行的静态测量证实了光与相互作用的压电本质。总之，我们发现均匀的低功耗 LED 照明是压电半导体基 MEMs 的一种有效、简单且方便的驱动方法。
引用
@article{arxiv.2506.10836,
title = {Low-Power Optical Actuation of n-GaAs Cantilevers via Surface Piezoelectric Coupling},
author = {Ayelén Prado and Diego Perez-Morelo and Leonardo Salazar Alarcón and Hernán Pastoriza},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.10836},
year = {2025}
}