پرش به محتوا

سامانه نانو الکترومکانیکی

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
یک تصویر از دای (پس از حذف فلزکاری و اتصالات داخلی آی‌سی) مربوط به دای دیجیتال SiTime SiT8008، یک نوسان‌ساز قابل برنامه‌ریزی که با قابلیت اطمینان بالا و حساسیت-جی پایین به دقت کوارتز می‌رسد. ترانزیستورهای نانومقیاس و اجزای مکانیکی نانومقیاس (روی یک دای جداگانه) در یک بسته‌بندی تراشه یکپارچه شده‌اند.[۱]

سامانه‌های نانوالکترومکانیکی (NEMS) دسته‌ای از ادوات هستند که عملکرد الکتریکی و مکانیکی را در نانومقیاس یکپارچه می‌کنند. NEMS گام منطقی بعدی در کوچک‌سازی پس از به اصطلاح سامانه‌های میکروالکترومکانیکی یا دستگاه‌های MEMS هستند. NEMS معمولاً نانوالکترونیک‌های ترانزیستور-مانند را با عملگرهای مکانیکی، پمپ‌ها یا موتورها یکپارچه می‌کنند و بدین ترتیب می‌توانند حسگرهای فیزیکی، بیولوژیکی و شیمیایی را تشکیل دهند. نام این سامانه‌ها از ابعاد معمول دستگاه‌ها در محدوده نانومتر گرفته شده است که منجر به جرم کم، فرکانس‌های تشدید مکانیکی بالا، اثرات بالقوه بزرگ مکانیک کوانتومی مانند حرکت نقطه صفر و نسبت سطح به حجم بالا می‌شود که برای مکانیزم‌های سنجش مبتنی بر سطح مفید است.[۲] کاربردها شامل شتاب‌سنج‌ها و حسگرهایی برای تشخیص مواد شیمیایی در هوا است.

تاریخچه

[ویرایش]

پیش‌زمینه

[ویرایش]

همان‌طور که ریچارد فاینمن در سخنرانی مشهور خود در سال ۱۹۵۹ با عنوان «آن پایین فضای بسیاری هست» اشاره کرد، کاربردهای بالقوه بسیاری برای ماشین‌ها در اندازه‌های کوچک و کوچک‌تر وجود دارد؛ با ساخت و کنترل دستگاه‌ها در مقیاس‌های کوچک‌تر، تمام فناوری‌ها سود می‌برند. مزایای مورد انتظار شامل بازدهی بیشتر و اندازه کاهش‌یافته، مصرف توان کمتر و هزینه‌های تولید پایین‌تر در سامانه‌های الکترومکانیکی است.[۲]

اولین ترانزیستورهای اثر میدانی با اکسید سیلیسیم در سال ۱۹۵۷ توسط فروش و دریک در آزمایشگاه‌های بل ساخته شدند.[۳] در سال ۱۹۶۰، محمد عطاالله و داوون کانگ در آزمایشگاه‌های بل یک ماسفت با ضخامت اکسید گیت ۱۰۰ نانومتر ساختند.[۴] در سال ۱۹۶۲، عطاالله و کانگ یک ترانزیستور با اتصال فلز-نیم‌رسانای مبتنی بر نانولایه ساختند که از فیلم‌های نازک طلا (Au) با ضخامت ۱۰ نانومتر استفاده می‌کرد.[۵] در سال ۱۹۸۷، بیژن داوری رهبری یک تیم تحقیقاتی در آی‌بی‌ام را بر عهده داشت که اولین ماسفت با ضخامت اکسید ۱۰ نانومتر را به نمایش گذاشت.[۶] ماسفت‌های چند-گیتی امکان مقیاس‌پذیری زیر طول کانال ۲۰ نانومتر را فراهم کردند که با فین‌فت آغاز شد.[۷] منشأ فین‌فت به تحقیقات دیگ هیساموتو در آزمایشگاه تحقیقات مرکزی هیتاچی در سال ۱۹۸۹ بازمی‌گردد.[۸][۹][۱۰][۱۱] در دانشگاه کالیفرنیا، برکلی، گروهی به رهبری هیساموتو و چنمینگ هو از تی‌اس‌ام‌سی، در سال ۱۹۹۸ دستگاه‌های فین‌فت با طول کانال تا ۱۷ نانومتر ساختند.[۷]

NEMS

[ویرایش]

در سال ۲۰۰۰، اولین دستگاه NEMS با یکپارچه‌سازی در مقیاس بسیار بزرگ (VLSI) توسط پژوهشگران در آی‌بی‌ام به نمایش گذاشته شد. اساس کار آن آرایه‌ای از نوک‌های AFM بود که می‌توانست یک زیرلایه تغییرشکل‌پذیر را گرم/حس کند تا به عنوان یک دستگاه حافظه (حافظه هزارپا) عمل کند.[۱۲] دستگاه‌های دیگری توسط استفان دی هان توصیف شده‌اند.[۱۳] در سال ۲۰۰۷، نقشه راه فنی بین‌المللی برای نیم‌رساناها (ITRS)[۱۴] حافظه NEMS را به عنوان یک ورودی جدید برای بخش دستگاه‌های تحقیقاتی نوظهور اضافه کرد.

میکروسکوپ نیروی اتمی

[ویرایش]

یک کاربرد کلیدی NEMS، نوک‌های میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) است. حساسیت افزایش‌یافته‌ای که توسط NEMS به دست می‌آید، منجر به حسگرهای کوچک‌تر و کارآمدتر برای تشخیص تنش‌ها، ارتعاشات، نیروها در سطح اتمی و سیگنال‌های شیمیایی می‌شود.[۱۵] نوک‌های AFM و سایر روش‌های تشخیص در نانومقیاس به شدت به NEMS متکی هستند.

رویکردهای کوچک‌سازی

[ویرایش]

دو رویکرد مکمل برای ساخت NEMS وجود دارد: رویکرد بالا-به-پایین و رویکرد پایین-به-بالا.

رویکرد بالا-به-پایین از روش‌های سنتی ریزساخت، یعنی لیتوگرافی نوری، لیتوگرافی با باریکه الکترونی و عملیات حرارتی، برای تولید دستگاه‌ها استفاده می‌کند. در حالی که این روش با وضوح این تکنیک‌ها محدود می‌شود، اما امکان کنترل بالایی بر ساختارهای حاصل را فراهم می‌کند. به این ترتیب، دستگاه‌هایی مانند نانوسیم‌ها، نانومیله‌ها و نانوساختارهای الگودار از فیلم‌های نازک فلزی یا لایه‌های نیم‌رسانای حکاکی‌شده ساخته می‌شوند. در رویکردهای بالا-به-پایین، افزایش نسبت سطح به حجم، واکنش‌پذیری نانومواد را افزایش می‌دهد.[۱۶]

رویکردهای پایین-به-بالا، در مقابل، از خواص شیمیایی تک‌مولکول‌ها برای واداشتن اجزای تک‌مولکولی به خودسازمان‌دهی یا خودآرایی در یک ساختار مفید استفاده می‌کنند، یا به مونتاژ موضعی تکیه دارند. این رویکردها از مفاهیم خودآرایی مولکولی و/یا شناسایی مولکولی بهره می‌برند. این امر امکان ساخت ساختارهای بسیار کوچک‌تر را فراهم می‌کند، هرچند اغلب به قیمت کنترل محدود بر فرایند ساخت تمام می‌شود. علاوه بر این، در حالی که در رویکرد بالا-به-پایین مواد باقیمانده از ساختار اصلی حذف می‌شوند، در رویکرد پایین-به-بالا حداقل مواد حذف یا هدر می‌رود.[۱۶]

ترکیبی از این رویکردها نیز ممکن است مورد استفاده قرار گیرد که در آن مولکول‌های نانومقیاس در یک چارچوب بالا-به-پایین یکپارچه می‌شوند. یک نمونه از این موارد، نانوموتور نانولوله کربنی است.[نیازمند منبع]

مواد

[ویرایش]

دگرشکل‌های کربن

[ویرایش]

بسیاری از مواد رایج مورد استفاده در فناوری NEMS مبتنی بر کربن بوده‌اند، به‌ویژه الماس،[۱۷][۱۸] نانولوله کربنی‌ها و گرافین. این موضوع عمدتاً به دلیل خواص مفید مواد مبتنی بر کربن است که مستقیماً نیازهای NEMS را برآورده می‌کنند. خواص مکانیکی کربن (مانند مدول یانگ بالا) برای پایداری NEMS اساسی است، در حالی که رسانایی فلزی و نیم‌رسانای مواد مبتنی بر کربن به آن‌ها اجازه می‌دهد تا به عنوان ترانزیستور عمل کنند.

هم گرافین و هم الماس مدول یانگ بالا، چگالی کم، اصطکاک پایین، اتلاف مکانیکی بسیار کم،[۱۷] و مساحت سطح بالایی از خود نشان می‌دهند.[۱۹][۲۰] اصطکاک کم نانولوله‌های کربنی (CNT)، امکان ساخت یاتاقان‌های تقریباً بدون اصطکاک را فراهم می‌کند و از این رو انگیزه بزرگی برای کاربردهای عملی CNTها به عنوان عناصر تشکیل‌دهنده در NEMS، مانند نانوموتورها، سوئیچ‌ها و نوسان‌سازهای فرکانس بالا بوده است.[۲۰] استحکام فیزیکی نانولوله‌های کربنی و گرافین به مواد مبتنی بر کربن اجازه می‌دهد تا در برابر تنش‌های بالاتر مقاومت کنند، جایی که مواد معمولی معمولاً از کار می‌افتند و بنابراین استفاده از آن‌ها به عنوان مواد اصلی در توسعه فناوری NEMS را بیشتر توجیه می‌کند.[۲۱]

علاوه بر مزایای مکانیکی مواد مبتنی بر کربن، خواص الکتریکی نانولوله‌های کربنی و گرافین امکان استفاده از آن‌ها را در بسیاری از اجزای الکتریکی NEMS فراهم می‌کند. نانوترانزیستورها هم برای نانولوله‌های کربنی[۲۲] و هم برای گرافین توسعه یافته‌اند.[۲۳] ترانزیستورها یکی از بلوک‌های سازنده اساسی برای تمام دستگاه‌های الکترونیکی هستند، بنابراین با توسعه مؤثر ترانزیستورهای قابل استفاده، نانولوله‌های کربنی و گرافین هر دو برای NEMS بسیار حیاتی هستند.

تشدیدگرهای نانومکانیکی اغلب از گرافین ساخته می‌شوند. با کوچک شدن اندازه تشدیدگرهای NEMS، یک روند کلی برای کاهش ضریب کیفیت به نسبت معکوس با نسبت سطح به حجم وجود دارد.[۲۴] با این حال، علی‌رغم این چالش، به صورت تجربی ثابت شده است که می‌توان به ضریب کیفیتی به اندازه ۲۴۰۰ دست یافت.[۲۵] ضریب کیفیت، خلوص تون ارتعاشات تشدیدگر را توصیف می‌کند. علاوه بر این، به صورت نظری پیش‌بینی شده است که مهار کردن غشاهای گرافین از همه طرف باعث افزایش ضریب کیفیت می‌شود. NEMSهای گرافینی همچنین می‌توانند به عنوان حسگرهای جرم،[۲۶] نیرو،[۲۷] و موقعیت[۲۸] عمل کنند.

نانولوله‌های کربنی فلزی

[ویرایش]
ساختارهای باند محاسبه‌شده با استفاده از تقریب پیوند محکم برای نانولوله کربنی (۶٬۰) (زیگزاگ، فلزی)، نانولوله کربنی (۱۰٬۲) (نیم‌رسانا) و نانولوله کربنی (۱۰٬۱۰) (آرمچیر، فلزی)

نانولوله کربنی‌ها (CNT) دگرشکل‌هایی از کربن با یک نانوساختار استوانه‌ای هستند. می‌توان آن‌ها را به عنوان یک صفحه گرافین لوله‌شده در نظر گرفت. هنگامی که در زوایای خاص و گسسته ("کایرال") لوله می‌شوند، ترکیب زاویه لوله‌شدن و شعاع، تعیین می‌کند که آیا نانولوله دارای شکاف باند (نیم‌رسانا) است یا شکاف باند ندارد (فلزی).

فلزی بودن نانولوله‌های کربنی باعث شده تا برای استفاده به عنوان اتصالات داخلی نانوالکترونیکی پیشنهاد شوند، زیرا می‌توانند چگالی جریان بالایی را حمل کنند.[۲۱] این یک خاصیت مفید است زیرا سیم‌ها برای انتقال جریان، یکی دیگر از بلوک‌های سازنده اساسی هر سیستم الکتریکی هستند. نانولوله‌های کربنی به‌طور خاص کاربرد بسیار زیادی در NEMS پیدا کرده‌اند، به طوری که روش‌هایی برای اتصال نانولوله‌های کربنی معلق به سایر نانوساختارها کشف شده است.[۲۹] این امر به نانولوله‌های کربنی اجازه می‌دهد تا سیستم‌های نانوالکتریکی پیچیده‌ای را تشکیل دهند. از آنجایی که محصولات مبتنی بر کربن می‌توانند به درستی کنترل شوند و به عنوان اتصالات داخلی و همچنین ترانزیستور عمل کنند، به عنوان یک ماده اساسی در اجزای الکتریکی NEMS عمل می‌کنند.

سوئیچ‌های NEMS مبتنی بر CNT

[ویرایش]

یکی از معایب عمده سوئیچ‌های MEMS نسبت به سوئیچ‌های NEMS، سرعت سوئیچینگ محدود در محدوده میکروثانیه در MEMS است که عملکرد را برای کاربردهای با سرعت بالا مختل می‌کند. محدودیت‌های سرعت سوئیچینگ و ولتاژ تحریک را می‌توان با کوچک‌سازی دستگاه‌ها از مقیاس میکرو به نانو برطرف کرد.[۳۰] مقایسه پارامترهای عملکرد بین سوئیچ‌های NEMS مبتنی بر نانولوله کربنی (CNT) با همتای CMOS آن نشان داد که سوئیچ‌های NEMS مبتنی بر CNT عملکرد خود را در سطوح پایین‌تر مصرف انرژی حفظ کرده و جریان نشتی زیرآستانه‌ای چندین مرتبه کوچک‌تر از سوئیچ‌های CMOS دارند.[۳۱] NEMSهای مبتنی بر CNT با ساختارهای دو سر مهارشده به عنوان راه‌حل‌های بالقوه برای کاربردهای حافظه غیرفرار گیت شناور بیشتر مورد مطالعه قرار می‌گیرند.[۳۲]

مشکلات

[ویرایش]

با وجود تمام خواص مفید نانولوله‌های کربنی و گرافین برای فناوری NEMS، هر دوی این محصولات با موانعی برای پیاده‌سازی خود مواجه هستند. یکی از مشکلات اصلی، واکنش کربن به محیط‌های واقعی است. نانولوله‌های کربنی هنگام قرار گرفتن در معرض اکسیژن، تغییر بزرگی در خواص الکترونیکی خود نشان می‌دهند.[۳۳] به‌طور مشابه، سایر تغییرات در ویژگی‌های الکترونیکی و مکانیکی مواد مبتنی بر کربن باید قبل از پیاده‌سازی آن‌ها به‌طور کامل بررسی شود، به ویژه به دلیل سطح بالای آن‌ها که می‌تواند به راحتی با محیط‌های اطراف واکنش نشان دهد. همچنین مشخص شده است که نانولوله‌های کربنی بسته به کایرالیته خود در هنگام پردازش، رسانایی‌های متفاوتی دارند یا فلزی یا نیم‌رسانا هستند.[۳۴] به همین دلیل، باید در طول پردازش، برخورد ویژه‌ای با نانولوله‌ها صورت گیرد تا اطمینان حاصل شود که تمام نانولوله‌ها رسانایی مناسبی دارند. گرافین نیز در مقایسه با نیم‌رساناهای سنتی، خواص رسانایی الکتریکی پیچیده‌ای دارد زیرا فاقد شکاف باند انرژی است و اساساً تمام قوانین مربوط به نحوه حرکت الکترون‌ها در یک دستگاه مبتنی بر گرافین را تغییر می‌دهد.[۲۳] این بدان معناست که ساختارهای سنتی دستگاه‌های الکترونیکی احتمالاً کار نخواهند کرد و باید معماری‌های کاملاً جدیدی برای این دستگاه‌های الکترونیکی جدید طراحی شود.

شتاب‌سنج نانوالکترومکانیکی

[ویرایش]

خواص مکانیکی و الکترونیکی گرافین، آن را برای ادغام در شتاب‌سنج‌های NEMS، مانند حسگرها و عملگرهای کوچک برای سیستم‌های نظارت بر قلب و ضبط حرکت سیار، مطلوب کرده است. ضخامت در مقیاس اتمی گرافین، راهی را برای کوچک‌سازی شتاب‌سنج‌ها از مقیاس میکرو به نانو فراهم می‌کند، در حالی که سطوح حساسیت مورد نیاز سیستم حفظ می‌شود.[۳۵]

با معلق کردن یک جرم اثباتی سیلیکونی بر روی یک نوار گرافین دو لایه، می‌توان یک سیستم فنر-جرم و یک مبدل پیزومقاومتی در مقیاس نانو ساخت که قابلیت مبدل‌های تولید شده فعلی در شتاب‌سنج‌ها را دارد. سیستم فنر-جرم دقت بیشتری را فراهم می‌کند و خواص پیزومقاومتی گرافین، کرنش ناشی از شتاب را به سیگنال‌های الکتریکی برای شتاب‌سنج تبدیل می‌کند. نوار گرافین معلق به‌طور همزمان هم فنر و هم مبدل پیزومقاومتی را تشکیل می‌دهد، که باعث استفاده بهینه از فضا و بهبود عملکرد شتاب‌سنج‌های NEMS می‌شود.[۳۶]

پلی‌دی‌متیل‌سیلوکسان (PDMS)

[ویرایش]

خرابی‌های ناشی از چسبندگی و اصطکاک بالا برای بسیاری از سامانه‌های نانوالکترومکانیکی (NEMS) نگران‌کننده است. NEMSها به دلیل وجود تکنیک‌های ریزماشینکاری کاملاً شناخته‌شده، اغلب از سیلیکون استفاده می‌کنند؛ با این حال، سختی ذاتی آن معمولاً قابلیت دستگاه‌هایی با قطعات متحرک را محدود می‌کند.

مطالعه‌ای که توسط پژوهشگران دانشگاه ایالتی اوهایو انجام شد، پارامترهای چسبندگی و اصطکاک یک سیلیکون تک‌بلوری با لایه اکسید بومی را با پوشش PDMS مقایسه کرد. PDMS یک الاستومر سیلیکونی است که از نظر مکانیکی بسیار قابل تنظیم، از نظر شیمیایی خنثی، پایدار در برابر حرارت، نفوذپذیر به گازها، شفاف، غیرفلورسنت، زیست‌سازگار و غیرسمی است.[۳۷] مدول یانگ PDMS، که ذاتی پلیمرهاست، می‌تواند با دستکاری میزان اتصالات عرضی زنجیره‌های پلیمری تا دو مرتبه بزرگی متغیر باشد، که آن را به ماده‌ای کارآمد در NEMS و کاربردهای بیولوژیکی تبدیل می‌کند. PDMS می‌تواند یک اتصال محکم با سیلیکون ایجاد کند و بنابراین به راحتی در فناوری NEMS ادغام شود و خواص مکانیکی و الکتریکی را بهینه سازد. پلیمرهایی مانند PDMS به دلیل نمونه‌سازی و ساخت نسبتاً ارزان، ساده و سریع، در حال جلب توجه در حوزه NEMS هستند.[۳۷]

مشخص شده است که زمان استراحت (rest time) با نیروی چسبندگی رابطه مستقیم دارد،[۳۸] و افزایش رطوبت نسبی منجر به افزایش نیروهای چسبندگی برای پلیمرهای آب‌دوست می‌شود. اندازه‌گیری زاویه تماس و محاسبات نیروی لاپلاس، ماهیت آب‌گریز PDMS را تأیید می‌کند، که مطابق انتظار، با استقلال آن از رطوبت نسبی که به صورت تجربی تأیید شده، مطابقت دارد. نیروهای چسبندگی PDMS همچنین مستقل از زمان استراحت هستند، قادرند به‌طور متنوعی تحت شرایط مختلف رطوبت نسبی عمل کنند و ضریب اصطکاک کمتری نسبت به سیلیکون دارند. پوشش‌های PDMS به کاهش مشکلات ناشی از سرعت بالا، مانند جلوگیری از لغزش، کمک می‌کنند؛ بنابراین، اصطکاک در سطوح تماس حتی در سرعت‌های بسیار بالا، پایین باقی می‌ماند. در واقع، در مقیاس میکرو، اصطکاک با افزایش سرعت کاهش می‌یابد. آب‌گریزی و ضریب اصطکاک پایین PDMS، پتانسیل آن را برای استفاده بیشتر در آزمایش‌های NEMS که در رطوبت‌های نسبی متغیر و سرعت‌های لغزش نسبی بالا انجام می‌شوند، افزایش داده است.[۳۹]

دیافراگم نانوالکترومکانیکی پیزومقاومتی با پوشش PDMS

[ویرایش]

PDMS به‌طور مکرر در فناوری NEMS استفاده می‌شود. به عنوان مثال، پوشش PDMS روی یک دیافراگم می‌تواند برای تشخیص بخار کلروفرم به کار رود.[۴۰]

پژوهشگران دانشگاه ملی سنگاپور یک دیافراگم نانوالکترومکانیکی با پوشش پلی‌دی‌متیل‌سیلوکسان (PDMS) و تعبیه شده با نانوسیم‌های سیلیکونی (SiNWs) برای تشخیص بخار کلروفرم در دمای اتاق ابداع کردند. در حضور بخار کلروفرم، فیلم PDMS روی میکرودیافراگم مولکول‌های بخار را جذب کرده و در نتیجه بزرگ می‌شود که منجر به تغییر شکل میکرودیافراگم می‌گردد. نانوسیم‌های سیلیکونی کاشته شده در میکرودیافراگم در یک پل وتستون به هم متصل شده‌اند که این تغییر شکل را به یک ولتاژ خروجی کمی تبدیل می‌کند. علاوه بر این، این حسگر میکرودیافراگمی، پردازش کم‌هزینه و مصرف توان پایینی را نیز نشان می‌دهد. این حسگر پتانسیل بالایی برای مقیاس‌پذیری، ابعاد بسیار فشرده و سازگاری با فرایند CMOS-IC دارد. با تغییر لایه پلیمری جاذب بخار، روش‌های مشابهی را می‌توان به کار برد که از نظر تئوری باید قادر به تشخیص سایر بخارات آلی نیز باشند.

علاوه بر خواص ذاتی آن که در بخش مواد بحث شد، PDMS می‌تواند برای جذب کلروفرم استفاده شود که اثرات آن معمولاً با تورم و تغییر شکل میکرودیافراگم همراه است؛ بخارات آلی مختلفی نیز در این مطالعه اندازه‌گیری شدند. با پایداری خوب در برابر فرسودگی و بسته‌بندی مناسب، می‌توان سرعت تخریب PDMS در پاسخ به گرما، نور و تشعشع را کاهش داد.[۴۱]

NEMS زیست-هیبریدی

[ویرایش]
یک ریبوزوم یک ماشین بیولوژیکی است که از دینامیک پروتئین در مقیاس نانو استفاده می‌کند

حوزه نوظهور سامانه‌های زیست-هیبریدی، عناصر ساختاری بیولوژیکی و مصنوعی را برای کاربردهای زیست‌پزشکی یا رباتیک ترکیب می‌کند. عناصر تشکیل‌دهنده سامانه‌های زیست-نانوالکترومکانیکی (BioNEMS) در ابعاد نانو هستند، به عنوان مثال DNA، پروتئین‌ها یا قطعات مکانیکی نانوساختار. نمونه‌ها شامل نانوساختارسازی ساده از بالا به پایین پلیمرهای تیول-ان برای ایجاد نانوساختارهای دارای اتصالات عرضی و مستحکم مکانیکی است که متعاقباً با پروتئین‌ها عامل‌دار می‌شوند.[۴۲]

شبیه‌سازی‌ها

[ویرایش]

شبیه‌سازی‌های کامپیوتری از دیرباز همتایان مهمی برای مطالعات تجربی دستگاه‌های NEMS بوده‌اند. از طریق مکانیک محیط‌های پیوسته و دینامیک مولکولی (MD)، می‌توان رفتارهای مهم دستگاه‌های NEMS را قبل از پرداختن به آزمایش‌ها، از طریق مدل‌سازی محاسباتی پیش‌بینی کرد.[۴۳][۴۴][۴۵][۴۶] علاوه بر این، ترکیب تکنیک‌های پیوسته و MD به مهندسان امکان می‌دهد تا پایداری دستگاه‌های NEMS را بدون توسل به شبکه‌بندی‌های بسیار ریز و شبیه‌سازی‌های زمان‌بر، به‌طور مؤثر تحلیل کنند.[۴۳] شبیه‌سازی‌ها مزایای دیگری نیز دارند: آنها به زمان و تخصص مرتبط با ساخت دستگاه‌های NEMS نیاز ندارند؛ می‌توانند به‌طور مؤثر نقش‌های درهم‌تنیده اثرات مختلف الکترومکانیکی را پیش‌بینی کنند؛ و مطالعات پارامتریک در مقایسه با رویکردهای تجربی، به راحتی قابل انجام است. به عنوان مثال، مطالعات محاسباتی توزیع بار و پاسخ‌های الکترومکانیکی «کشیدن به داخل» (pull-in) دستگاه‌های NEMS را پیش‌بینی کرده‌اند.[۴۷][۴۸][۴۹] استفاده از شبیه‌سازی‌ها برای پیش‌بینی رفتار مکانیکی و الکتریکی این دستگاه‌ها می‌تواند به بهینه‌سازی پارامترهای طراحی دستگاه NEMS کمک کند.

قابلیت اطمینان و چرخه عمر NEMS

[ویرایش]

قابلیت اطمینان و چالش‌ها

[ویرایش]

قابلیت اطمینان، معیاری کمی برای یکپارچگی و عملکرد یک قطعه بدون خرابی برای یک عمر مشخص محصول فراهم می‌کند. خرابی دستگاه‌های NEMS می‌تواند به دلایل مختلفی از جمله عوامل مکانیکی، الکتریکی، شیمیایی و حرارتی رخ دهد. شناسایی مکانیزم‌های خرابی، بهبود بازده، کمبود اطلاعات و مسائل مربوط به تکرارپذیری به عنوان چالش‌های اصلی برای دستیابی به سطوح بالاتر قابلیت اطمینان برای دستگاه‌های NEMS شناسایی شده‌اند. چنین چالش‌هایی هم در مراحل ساخت (یعنی پردازش ویفر، بسته‌بندی، مونتاژ نهایی) و هم در مراحل پس از ساخت (یعنی حمل و نقل، لجستیک، استفاده) به وجود می‌آیند.[۵۰]

بسته‌بندی

[ویرایش]

چالش‌های بسته‌بندی اغلب ۷۵ تا ۹۵ درصد از کل هزینه‌های MEMS و NEMS را تشکیل می‌دهند. عواملی مانند برش ویفر، ضخامت دستگاه، توالی رهاسازی نهایی، انبساط حرارتی، ایزولاسیون تنش مکانیکی، اتلاف توان و گرما، به حداقل رساندن خزش، جداسازی محیط و پوشش‌های محافظتی توسط طراحی بسته‌بندی در نظر گرفته می‌شوند تا با طراحی قطعه MEMS یا NEMS هماهنگ باشند.[۵۱] تحلیل لایه‌لایه شدن، تحلیل حرکت و تست‌های طول عمر برای ارزیابی تکنیک‌های کپسوله‌سازی در سطح ویفر، مانند درپوش به ویفر، ویفر به ویفر و کپسوله‌سازی لایه نازک، استفاده شده‌اند. تکنیک‌های کپسوله‌سازی در سطح ویفر می‌توانند منجر به بهبود قابلیت اطمینان و افزایش بازده برای دستگاه‌های میکرو و نانو شوند.[۵۲]

ساخت

[ویرایش]

ارزیابی قابلیت اطمینان NEMS در مراحل اولیه فرایند ساخت برای بهبود بازده ضروری است. اشکال نیروهای سطحی، مانند چسبندگی و نیروهای الکترواستاتیکی، تا حد زیادی به توپوگرافی سطح و هندسه تماس بستگی دارند. ساخت انتخابی سطوح با بافت نانو، سطح تماس را کاهش داده و عملکرد چسبندگی و اصطکاک را برای NEMS بهبود می‌بخشد.[۵۳] علاوه بر این، پیاده‌سازی نانوپست‌ها بر روی سطوح مهندسی‌شده، آب‌گریزی را افزایش داده و منجر به کاهش چسبندگی و اصطکاک می‌شود.[۵۴]

چسبندگی و اصطکاک را می‌توان با نانو-الگودهی نیز دستکاری کرد تا زبری سطح برای کاربردهای مناسب دستگاه NEMS تنظیم شود. پژوهشگران دانشگاه ایالتی اوهایو از میکروسکوپ نیروی اتمی/اصطکاکی (AFM/FFM) برای بررسی اثرات نانو-الگودهی بر آب‌گریزی، چسبندگی و اصطکاک برای پلیمرهای آب‌دوست با دو نوع ناهمواری الگوبرداری شده (نسبت ابعادی پایین و نسبت ابعادی بالا) استفاده کردند. مشخص شد که زبری بر روی سطوح آب‌دوست در مقابل سطوح آب‌گریز به ترتیب دارای روابط معکوس و مستقیم است.[۲۴]

به دلیل نسبت سطح به حجم بزرگ و حساسیت بالا، چسبندگی و اصطکاک می‌توانند مانع عملکرد و قابلیت اطمینان دستگاه‌های NEMS شوند. این مسائل تریبولوژیکی از کوچک‌سازی طبیعی این ابزارها ناشی می‌شوند؛ با این حال، سیستم را می‌توان از طریق دستکاری مواد ساختاری، فیلم‌های سطحی و روان‌کننده‌ها بهینه کرد. در مقایسه با فیلم‌های سیلیکون یا پلی‌سیلیکون بدون ناخالصی، فیلم‌های SiC کمترین خروجی اصطکاکی را دارند که منجر به افزایش مقاومت در برابر خراش و عملکرد بهتر در دماهای بالا می‌شود. پوشش‌های سخت کربن شبه-الماس (DLC) اصطکاک کم، سختی و مقاومت به سایش بالا، علاوه بر مقاومت‌های شیمیایی و الکتریکی را از خود نشان می‌دهند. زبری، عاملی که ترشوندگی را کاهش و آب‌گریزی را افزایش می‌دهد، می‌تواند با افزایش زاویه تماس برای کاهش ترشوندگی و امکان چسبندگی و تعامل کم دستگاه با محیط خود، بهینه شود.[۵۵]

خواص مواد به اندازه وابسته است؛ بنابراین، تحلیل ویژگی‌های منحصر به فرد NEMS و مواد در مقیاس نانو برای حفظ قابلیت اطمینان و پایداری بلندمدت دستگاه‌های NEMS اهمیت فزاینده‌ای پیدا می‌کند.[۵۶] برخی از خواص مکانیکی، مانند سختی، مدول الاستیک و آزمون‌های خمش، برای نانومواد با استفاده از یک نانوایندنتر بر روی ماده‌ای که فرآیندهای ساخت را طی کرده، تعیین می‌شوند. با این حال، این اندازه‌گیری‌ها در نظر نمی‌گیرند که دستگاه در صنعت تحت تنش‌ها و کرنش‌های طولانی یا چرخه‌ای چگونه عمل خواهد کرد. ساختار تتا یک مدل NEMS است که خواص مکانیکی منحصر به فردی از خود نشان می‌دهد. این ساختار که از سیلیکون تشکیل شده، دارای استحکام بالایی است و قادر است تنش‌ها را در مقیاس نانو متمرکز کند تا خواص مکانیکی خاصی از مواد را اندازه‌گیری نماید.[۵۷]

تنش‌های پسماند

[ویرایش]

برای افزایش قابلیت اطمینان یکپارچگی ساختاری، مشخصه‌یابی ساختار ماده و تنش‌های ذاتی در مقیاس‌های طولی مناسب، اهمیت فزاینده‌ای پیدا می‌کند.[۵۸] اثرات تنش‌های پسماند شامل شکست، تغییر شکل، لایه‌لایه شدن و تغییرات ساختاری در ابعاد نانو است اما محدود به اینها نیست، که می‌تواند منجر به خرابی در عملکرد و تخریب فیزیکی دستگاه شود.[۵۹]

تنش‌های پسماند می‌توانند بر خواص الکتریکی و نوری تأثیر بگذارند. به عنوان مثال، در کاربردهای مختلف فتوولتائیک و دیودهای ساطع‌کننده نور (LED)، انرژی شکاف باند نیمه‌رساناها را می‌توان با اثرات تنش پسماند به‌طور متناسب تنظیم کرد.[۶۰]

میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) و طیف‌سنجی رامان می‌توانند برای مشخصه‌یابی توزیع تنش‌های پسماند بر روی لایه‌های نازک از نظر تصویربرداری حجم نیرو، توپوگرافی و منحنی‌های نیرو استفاده شوند.[۶۱] علاوه بر این، تنش پسماند را می‌توان برای اندازه‌گیری دمای ذوب نانوساختارها با استفاده از گرماسنجی روبشی تفاضلی (DSC) و پراش اشعه ایکس وابسته به دما (XRD) به کار برد.[۶۰]

آینده

[ویرایش]

موانع کلیدی که در حال حاضر مانع کاربرد تجاری بسیاری از دستگاه‌های NEMS می‌شوند، شامل بازده پایین و تنوع بالای کیفیت دستگاه‌ها است. قبل از اینکه دستگاه‌های NEMS واقعاً قابل پیاده‌سازی باشند، باید ادغام‌های معقولی از محصولات مبتنی بر کربن ایجاد شود. گام اخیر در این راستا برای الماس نشان داده شده است که به سطح پردازشی قابل مقایسه با سیلیکون دست یافته است.[۱۸] تمرکز در حال حاضر از کارهای تجربی به سمت کاربردهای عملی و ساختارهای دستگاهی که این دستگاه‌های نوین را پیاده‌سازی کرده و از آنها سود ببرند، در حال تغییر است.[۲۰] چالش بعدی که باید بر آن غلبه کرد، شامل درک تمام خواص این ابزارهای مبتنی بر کربن و استفاده از این خواص برای ساخت NEMSهای کارآمد و بادوام با نرخ خرابی پایین است.[۴۹]

مواد مبتنی بر کربن به دلیل خواص مکانیکی و الکتریکی استثنایی خود به عنوان مواد اصلی برای استفاده در NEMS عمل کرده‌اند.[نیازمند منبع]

اخیراً، نانوسیم‌های شیشه کالکوژناید به عنوان یک پلتفرم کلیدی برای طراحی NEMSهای قابل تنظیم به دلیل امکان مدولاسیون فعال مدول یانگ، نشان داده شده‌اند.[۶۲]

پیش‌بینی می‌شود بازار جهانی NEMS تا سال ۲۰۲۲ به ۱۰۸٫۸۸ میلیون دلار برسد.[۶۳]

کاربردها

[ویرایش]

کانتیلیورهای مبتنی بر نانوالکترومکانیک

[ویرایش]

پژوهشگران مؤسسه فناوری کالیفرنیا یک کانتیلیور مبتنی بر NEM با تشدید مکانیکی تا فرکانس‌های بسیار بالا (VHF) توسعه دادند. ادغام مبدل‌های جابجایی الکترونیکی مبتنی بر فیلم‌های نازک فلزی پیزومقاومتی، خوانش بدون ابهام و کارآمد دستگاه نانو را تسهیل می‌کند. عامل‌دار کردن سطح دستگاه با استفاده از یک پوشش پلیمری نازک با ضریب تقسیم بالا برای گونه‌های مورد نظر، به کانتیلیورهای مبتنی بر NEMS امکان می‌دهد تا اندازه‌گیری‌های جذب شیمیایی را در دمای اتاق با تفکیک‌پذیری جرمی کمتر از یک آتوگرم ارائه دهند. قابلیت‌های بیشتر کانتیلیورهای مبتنی بر NEMS برای کاربردهای حسگرها، پروب‌های روبشی و دستگاه‌هایی که در فرکانس بسیار بالا (۱۰۰ مگاهرتز) کار می‌کنند، مورد بهره‌برداری قرار گرفته است.[۶۴]

منابع

[ویرایش]
  1. ↑ «SiTime SiT8008 - MEMS oscillator: Weekend die-shot: ZeptoBars».
  2. 1 2 Hughes, James E. Jr.؛ Ventra, Massimiliano Di؛ Evoy, Stephane (۲۰۰۴). Introduction to Nanoscale Science and Technology (Nanostructure Science and Technology). برلین: Springer. شابک ۹۷۸-۱-۴۰۲۰-۷۷۲۰-۳.
  3. ↑ C. J., Frosch; L, Derick (1957). "Surface Protection and Selective Masking during Diffusion in Silicon". Journal of the Electrochemical Society (به انگلیسی). Vol. 104, no. 9. p. 547. doi:10.1149/1.2428650.
  4. ↑ Sze، Simon M. (۲۰۰۲). Semiconductor Devices: Physics and Technology (PDF) (ویراست ۲nd). Wiley. ص. ۴. شابک ۰-۴۷۱-۳۳۳۷۲-۷.
  5. ↑ Pasa، André Avelino (۲۰۱۰). «Chapter ۱۳: Metal Nanolayer-Base Transistor». Handbook of Nanophysics: Nanoelectronics and Nanophotonics. CRC Press. صص. ۱۳–۱, ۱۳–۴. شابک ۹۷۸-۱-۴۲۰۰-۷۵۵۱-۹.
  6. ↑ .
  7. 1 2 Liu، Tsu-Jae King (ژوئن ۱۱, ۲۰۱۲). «FinFET: History, Fundamentals and Future». دانشگاه کالیفرنیا، برکلی. Symposium on VLSI Technology Short Course. دریافت‌شده در ۹ ژوئیه ۲۰۱۹.
  8. ↑ Colinge، J.P. (۲۰۰۸). FinFETs and Other Multi-Gate Transistors. Springer Science & Business Media. ص. ۱۱. شابک ۹۷۸-۰-۳۸۷-۷۱۷۵۱-۷.
  9. ↑ Hisamoto، D.؛ Kaga، T.؛ Kawamoto، Y.؛ Takeda، E. (دسامبر ۱۹۸۹). «A fully depleted lean-channel transistor (DELTA)-a novel vertical ultra thin SOI MOSFET». International Technical Digest on Electron Devices Meeting. صص. ۸۳۳–۸۳۶. doi:10.1109/IEDM.1989.74182.
  10. ↑ «IEEE Andrew S. Grove Award Recipients». جایزه اندرو اس. گرو آی‌تریپل‌ئی. مؤسسه مهندسان برق و الکترونیک. سپتامبر ۹, ۲۰۱۸. دریافت‌شده در ۴ ژوئیه ۲۰۱۹.
  11. ↑ «The Breakthrough Advantage for FPGAs with Tri-Gate Technology» (PDF). اینتل. ۲۰۱۴. دریافت‌شده در ۴ ژوئیه ۲۰۱۹.
  12. ↑ Despont، M؛ Brugger، J.؛ Drechsler، U.؛ Dürig، U.؛ Häberle، W.؛ Lutwyche، M.؛ Rothuizen، H.؛ Stutz، R.؛ Widmer، R. (۲۰۰۰). «VLSI-NEMS chip for parallel AFM data storage». Sensors and Actuators A: Physical. ج. ۸۰ ش. ۲. صص. ۱۰۰–۱۰۷. doi:10.1016/S0924-4247(99)00254-X. بیبکد:2000SeAcA..80..100D.
  13. ↑ de Haan، S. (۲۰۰۶). «NEMS—emerging products and applications of nano-electromechanical systems». Nanotechnology Perceptions. ج. ۲ ش. ۳. صص. ۲۶۷–۲۷۵. doi:10.4024/N14HA06.ntp.02.03. شاپا 1660-6795.
  14. ↑ ITRS Home بایگانی‌شده در ۲۰۱۵-۱۲-۲۸ توسط Wayback Machine. Itrs.net. Retrieved on 2012-11-24.
  15. ↑ Massimiliano Ventra؛ Stephane Evoy؛ James R. Heflin (۳۰ ژوئن ۲۰۰۴). Introduction to Nanoscale Science and Technology. Springer. شابک ۹۷۸-۱-۴۰۲۰-۷۷۲۰-۳. دریافت‌شده در ۲۴ نوامبر ۲۰۱۲.
  16. 1 2 «Difference Between Top Down and Bottom Up Approach in Nanotechnology». ژوئیه ۲۰۱۱.
  17. 1 2 Tao, Y.; Boss, J. M.; Moores, B. A.; Degen, C. L. (2014). "Single-crystal diamond nanomechanical resonators with quality factors exceeding one million". Nature Communications. 5. arXiv:1212.1347. Bibcode:2014NatCo...5.3638T. doi:10.1038/ncomms4638. PMID 24710311.
  18. 1 2 Tao, Ye; Degen, Christian (2013). "Facile Fabrication of Single-Crystal-Diamond Nanostructures with Ultrahigh Aspect Ratio". Advanced Materials. 25 (29): 3962–7. Bibcode:2013AdM....25.3962T. doi:10.1002/adma.201301343. PMID 23798476. S2CID 5089294.
  19. ↑ Bunch, J. S.; Van Der Zande, A. M.; Verbridge, S. S.; Frank, I. W.; Tanenbaum, D. M.; Parpia, J. M.; Craighead, H. G.; McEuen, P. L. (2007). "Electromechanical Resonators from Graphene Sheets". Science. 315 (5811): 490–493. Bibcode:2007Sci...315..490B. doi:10.1126/science.1136836. PMID 17255506. S2CID 17754057.
  20. 1 2 3 Kis, A.; Zettl, A. (2008). "Nanomechanics of carbon nanotubes" (PDF). Philosophical Transactions of the Royal Society A. 366 (1870): 1591–1611. Bibcode:2008RSPTA.366.1591K. doi:10.1098/rsta.2007.2174. PMID 18192169. S2CID 10224625. Archived from the original (PDF) on 2011-09-27.
  21. 1 2 Hermann, S; Ecke, R; Schulz, S; Gessner, T (2008). "Controlling the formation of nanoparticles for definite growth of carbon nanotubes for interconnect applications". Microelectronic Engineering. 85 (10): 1979–1983. doi:10.1016/j.mee.2008.06.019.
  22. ↑ Dekker, Cees; Tans, Sander J.; Verschueren, Alwin R. M. (1998). "Room-temperature transistor based on a single carbon nanotube". Nature. 393 (6680): 49–52. Bibcode:1998Natur.393...49T. doi:10.1038/29954. S2CID 4403144.
  23. 1 2 Westervelt, R. M. (2008). "APPLIED PHYSICS: Graphene Nanoelectronics". Science. 320 (5874): 324–325. doi:10.1126/science.1156936. PMID 18420920. S2CID 9585810.
  24. 1 2 Barton, R.A.; Parpia, J.; Craighead, H.G. (2011). "Fabrication and performance of graphene nanoelectromechanical systems" (PDF). Journal of Vacuum Science & Technology B. 29 (5): 050801. Bibcode:2011JVSTB..29e0801B. doi:10.1116/1.3623419. S2CID 20385091.
  25. ↑ Barton, R.A.; Ilic, B.; Van Der Zande, A.M.; Whitney, W.S.; McEuen, P.L.; Parpia, J.M.; Craighead, H.G. (2011). "High, size-dependent quality factor in an array of graphene mechanical resonators" (PDF). Nano Letters. 11 (3): 1232–6. Bibcode:2011NanoL..11.1232B. doi:10.1021/nl1042227. PMID 21294522. S2CID 996449.
  26. ↑ Ekinci, K.L.; Huang, X.M.H.; Roukes, M.L. (2004). "Ultrasensitive nanoelectromechanical mass detection". Applied Physics Letters. 84 (22): 4469–71. arXiv:cond-mat/0402528. Bibcode:2004ApPhL..84.4469E. doi:10.1063/1.1755417.
  27. ↑ Mamin, H.J.; Rugar, D. (2001). "Sub-attonewton force detection at millikelvin temperatures". Applied Physics Letters. 79 (20): 3358–60. Bibcode:2001ApPhL..79.3358M. doi:10.1063/1.1418256.
  28. ↑ LaHaye, M.D.; Buu, O.; Camarota, B.; Schwab, K.C. (2004). "Approaching the quantum limit of a nanomechanical resonator" (PDF). Science. 304 (5667): 74–77. Bibcode:2004Sci...304...74L. doi:10.1126/science.1094419. PMID 15064412. S2CID 262262236.
  29. ↑ Bauerdick, S.; Linden, A.; Stampfer, C.; Helbling, T.; Hierold, C. (2006). "Direct wiring of carbon nanotubes for integration in nanoelectromechanical systems". Journal of Vacuum Science and Technology B. 24 (6): 3144. Bibcode:2006JVSTB..24.3144B. doi:10.1116/1.2388965. Archived from the original on 2012-03-23.
  30. ↑ Huang, X.M.H.; Zorman, C.A.; Mehregany, M.; Roukes, M.L. (2003). "Nanodevice motion at microwave frequencies". Nature. 421 (6922): 496. doi:10.1038/421496a. PMID 12556880.
  31. ↑ Yousif, M.Y.A.; Lundgren, P.; Ghavanini, F.; Enoksson, P.; Bengtsson, S. (2008). "CMOS considerations in nanoelectromechanical carbon nanotube-based switches". Nanotechnology. 19 (28). Bibcode:2008Nanot..19B5204Y. doi:10.1088/0957-4484/19/28/285204. PMID 21828728.
  32. ↑ Rueckes, T.; Kim, K.; Joselevich, E.; Tseng, G.Y.; Cheung, C.L.; Lieber, C.M. (2000). "Carbon nanotube-based nonvolatile random access memory for molecular computing". Science. 289 (5476): 94–97. Bibcode:2000Sci...289...94R. doi:10.1126/science.289.5476.94. PMID 10884232.
  33. ↑ Collins, PG; Bradley, K; Ishigami, M; Zettl, A (2000). "Extreme oxygen sensitivity of electronic properties of carbon nanotubes". Science. 287 (5459): 1801–4. Bibcode:2000Sci...287.1801C. doi:10.1126/science.287.5459.1801. PMID 10710305.
  34. ↑ Ebbesen, T. W.; Lezec, H. J.; Hiura, H.; Bennett, J. W.; Ghaemi, H. F.; Thio, T. (1996). "Electrical conductivity of individual carbon nanotubes". Nature. 382 (6586): 54–56. Bibcode:1996Natur.382...54E. doi:10.1038/382054a0. S2CID 4332194.
  35. ↑ Grolms, M. (September 2019). "A Nano-Scale Graphene Accelerometer". Advanced Science News.
  36. ↑ Fan, X.; Fischer, A.C.; Forsberg, F.; Lemme, M.C.; Niklaus, F.; Östling, M.; Rödjegård, H.; Schröder, S.; Smith, A.D.; Wagner, S. (September 2019). "Graphene ribbons with suspended masses as transducers in ultra-small nanoelectromechanical accelerometers". Nature Electronics. 2 (9): 394–404. arXiv:2003.07115. doi:10.1038/s41928-019-0287-1.
  37. 1 2 McDonald, J.C.; Whitesides, G.M. (2002). "Poly (dimethylsiloxane) as a material for fabricating microfluidic devices". Accounts of Chemical Research. 35 (7): 491–9. doi:10.1021/ar010110q. PMID 12118988. S2CID 41310254.
  38. ↑ Bhushan, B. (2013). Principles and applications of tribology (2nd ed.). Wiley. ISBN 978-1-118-40301-3.
  39. ↑ Tambe, N.S.; Bhushan, B. (2005). "Micro/nanotribological characterization of PDMS and PMMA used for BioMEMS/NEMS applications". Ultramicroscopy. 105 (1–4): 238–247. doi:10.1016/j.ultramic.2005.06.050.
  40. ↑ Guo, H.; Lou, L.; Chen, X.; Lee, C. (2012). "PDMS-coated piezoresistive NEMS diaphragm for chloroform vapor detection". IEEE Electron Device Letters. 33 (7): 1078–80. Bibcode:2012IEDL...33.1078G. doi:10.1109/LED.2012.2195152. S2CID 40641941.
  41. ↑ Chaudhry, A.N.; Billingham, N.C. (2001). "Characterisation and oxidative degradation of a room-temperature vulcanised poly (dimethylsiloxane) rubber". Polymer Degradation and Stability. 73 (3): 505–510. doi:10.1016/S0141-3910(01)00139-2.
  42. ↑ Shafagh, Reza; Vastesson, Alexander; Guo, Weijin; van der Wijngaart, Wouter; Haraldsson, Tommy (2018). "E-Beam Nanostructuring and Direct Click Biofunctionalization of Thiol–Ene Resist". ACS Nano (به انگلیسی). 12 (10): 9940–9946. Bibcode:2018ACSNa..12.9940Z. doi:10.1021/acsnano.8b03709. PMID 30212184. S2CID 52271550.
  43. 1 2 Dequesnes, Marc; Tang, Zhi; Aluru, N. R. (2004). "Static and Dynamic Analysis of Carbon Nanotube-Based Switches" (PDF). Journal of Engineering Materials and Technology. 126 (3): 230. doi:10.1115/1.1751180. Archived from the original (PDF) on 2012-12-18.
  44. ↑ Ke, Changhong; Espinosa, Horacio D. (2005). "Numerical Analysis of Nanotube-Based NEMS Devices—Part I: Electrostatic Charge Distribution on Multiwalled Nanotubes" (PDF). Journal of Applied Mechanics. 72 (5): 721. Bibcode:2005JAM....72..721K. doi:10.1115/1.1985434. Archived from the original on 2011-07-13.{{cite journal}}: نگهداری یادکرد:پیوند نامناسب (link)
  45. ↑ Ke, Changhong; Espinosa, Horacio D.; Pugno, Nicola (2005). "Numerical Analysis of Nanotube Based NEMS Devices — Part II: Role of Finite Kinematics, Stretching and Charge Concentrations" (PDF). Journal of Applied Mechanics. 72 (5): 726. Bibcode:2005JAM....72..726K. doi:10.1115/1.1985435.[پیوند مرده]
  46. ↑ Garcia, J. C.; Justo, J. F. (2014). "Twisted ultrathin silicon nanowires: A possible torsion electromechanical nanodevice". Europhys. Lett. 108 (3). arXiv:1411.0375. Bibcode:2014EL....10836006G. doi:10.1209/0295-5075/108/36006.
  47. ↑ Keblinski, P.; Nayak, S.; Zapol, P.; Ajayan, P. (2002). "Charge Distribution and Stability of Charged Carbon Nanotubes". Physical Review Letters. 89 (25). Bibcode:2002PhRvL..89y5503K. doi:10.1103/PhysRevLett.89.255503. PMID 12484896.
  48. ↑ Ke, C; Espinosa, HD (2006). "In situ electron microscopy electromechanical characterization of a bistable NEMS device". Small. 2 (12): 1484–9. Bibcode:2006Small...2.1484K. doi:10.1002/smll.200600271. PMID 17193010.
  49. 1 2 Loh, O; Wei, X; Ke, C; Sullivan, J; Espinosa, HD (2011). "Robust carbon-nanotube-based nano-electromechanical devices: Understanding and eliminating prevalent failure modes using alternative electrode materials". Small. 7 (1): 79–86. doi:10.1002/smll.201001166. PMID 21104780.
  50. ↑ Arab, A.; Feng, Q. (2014). "Reliability research on micro-and nano-electromechanical systems: a review". The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 74 (9–12): 1679–90. doi:10.1007/s00170-014-6095-x. S2CID 253682814.
  51. ↑ Crone, W.C. (2008). "A brief introduction to MEMS and NEMS". In Sharpe, W.N. (ed.). Springer Handbook of Experimental Solid Mechanics. Springer. pp. 203–228. ISBN 978-0-387-26883-5.
  52. ↑ Pieters, P. (2005). "Wafer level packaging of micro/nanosystems". 5th IEEE Conference on Nanotechnology. IEEE. pp. 130–3. doi:10.1109/NANO.2005.1500710. ISBN 0-7803-9199-3.
  53. ↑ Zou, M.; Cai, L.; Wang, H.; Yang, D.; Wyrobek, T. (2005). "Adhesion and friction studies of a selectively micro/nano-textured surface produced by UV assisted crystallization of amorphous silicon". Tribology Letters. 20 (1): 43–52. doi:10.1007/s11249-005-7791-3. S2CID 135754653.
  54. ↑ Fowler, J.; Moon, H.; Kim, C.J. (2002). "Enhancement of mixing by droplet-based microfluidics". Technical Digest. MEMS 2002 IEEE International Conference. Fifteenth IEEE International Conference on Micro Electro Mechanical Systems. IEEE. pp. 97–100. doi:10.1109/MEMSYS.2002.984099. ISBN 0-7803-7185-2.
  55. ↑ Bhushan, B. (March 2007). "Nanotribology and nanomechanics of MEMS/NEMS and BioMEMS/BioNEMS materials and devices". Microelectronic Engineering. 84 (3): 387–412. doi:10.1016/j.mee.2006.10.059.
  56. ↑ Baek, C. W.; Bhushan, B.; Kim, Y. K.; Li, X.; Takashima, K. (October–November 2003). "Mechanical characterization of micro/nanoscale structures for MEMS/NEMS applications using nanoindentation techniques". Ultramicroscopy. 97 (1–4): 481–494. doi:10.1016/S0304-3991(03)00077-9. PMID 12801705.
  57. ↑ Osborn, W. A. , Mclean, M. , Smith, D. T. , Gerbig, Y. (2017, November). Nanoscale Strength Measurements and Standards. NIST. Retrieved from https://www.nist.gov
  58. ↑ Salvati, E. (2017). Residual stress evaluation and modelling at the micron scale (PhD). University of Oxford.
  59. ↑ Van Spengen, W.M. (2003). "MEMS reliability from a failure mechanisms perspective". Microelectronics Reliability. 43 (7): 1049–60. Bibcode:2003MiRe...43.1049M. doi:10.1016/S0026-2714(03)00119-7.
  60. 1 2 Huang, X.J. (2008). Nanotechnology research: new nanostructures, nanotubes and nanofibers. Nova Science. ISBN 978-1-60021-902-3.
  61. ↑ Gupta, S.; Williams, O. A.; Patel, R. J.; Haenen, K. (2006). "Residual stress, intermolecular force, and frictional properties distribution maps of diamond films for micro-and nano-electromechanical (M/NEMS) applications" (PDF). Journal of Materials Research. 21 (12): 3037–46. Bibcode:2006JMatR..21.3037G. doi:10.1557/jmr.2006.0372. S2CID 136894526.
  62. ↑ Ali, Utku Emre; Modi, Gaurav; Agarwal, Ritesh; Bhaskaran, Harish (2022-03-18). "Real-time nanomechanical property modulation as a framework for tunable NEMS". Nature Communications. 13 (1): 1464. Bibcode:2022NatCo..13.1464A. doi:10.1038/s41467-022-29117-7. ISSN 2041-1723. PMC 8933423. PMID 35304454.
  63. ↑ "Global Market of NEMS projection". 2012-10-24.
  64. ↑ Li, M.; Tang, H.X.; Roukes, M.L. (2007). "Ultra-sensitive NEMS-based cantilevers for sensing, scanned probe and very high-frequency applications". Nature Nanotechnology. 2 (2): 114–120. Bibcode:2007NatNa...2..114L. doi:10.1038/nnano.2006.208. PMID 18654230.
برگرفته از «https://fa.wikipedia.org/w/index.php?title=سامانه_نانو_الکترومکانیکی&oldid=43116789»