Onderzoekers ontwikkelen Si-gebaseerde superhoge frequentie nano-elektromechanische resonator

Silicium transistors met één elektron / gat (SETs / SHTs) en superhoge frequentie nano-elektromechanische resonatoren laten een groot potentieel zien in kwantumberekeningen, detectie en vele andere gebieden.

Onlangs ontwierp en fabriceerde een groep onder leiding van prof.Guo Guoping van de Universiteit voor Wetenschap en Technologie van China van de Chinese Academie van Wetenschappen, in samenwerking met de groep van prof.Zhang Zhen van de Universiteit van Uppsala, Zweden, CMOS-compatibele hangende SHT-apparaten die werkten. als superhoge frequentie nano-elektromechanische resonatoren. Het werk is gepubliceerd in Geavanceerde materialen.

De onderzoekers ontwikkelden de apparaten met behulp van standaard complementaire metal-oxide-semiconductor (CMOS) fabricagetechnologie, wat handig is voor grootschalige integratie. De waargenomen transportkenmerken van Coulomb-diamant bevestigden de vorming van SHT.

In hangende toestand kan de SHT ook werken als een superhoge frequentie nano-elektromechanische resonator, met uitstekende mechanische eigenschappen. Bij ultralage temperatuur en onder hoog vacuüm vertoonde het apparaat tunnelinggedrag met één gat en een mechanische resonantie bij een recordhoge waarde van 3 GHz.

Deze eigenschappen zullen nuttig zijn bij het onderzoeken van de interacties tussen mechanische trillingen en ladingsdragers, en bij het onderzoeken van mogelijke kwantumeffecten.

Bovendien ontdekten de onderzoekers dat de elektrische uitlezing van de mechanische resonantie voornamelijk afhankelijk was van een piëzoresistief effect, en sterk gecorreleerd was met tunneling met één gat. In het SHT-regime was de piëzoresistieve ijkfactor een orde van grootte groter dan die bij andere verschillende aandrijfkrachten. Deze eigenschap kan worden toegepast om het piëzoresistieve effect van silicium op nanoschaal en het ontwerp van nieuwe mechanische detectieapparaten te bestuderen.