本文關(guān)鍵詞：基于半連續(xù)體的硅納米梁高頻振蕩特性的模型研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著微電子加工工藝和納米技術(shù)的進(jìn)步,NEMS得到了快速的發(fā)展,人們已經(jīng)能夠比較容易地制造出納米量級的簡單NEMS結(jié)構(gòu)和器件。作為NEMS中的基本結(jié)構(gòu)單元和典型器件,雙端固支納米梁在功耗、品質(zhì)因數(shù)、力學(xué)敏感度以及諧振頻率等方面均具有卓越的表現(xiàn),這使得它在高頻振蕩信號的產(chǎn)生和處理、超高靈敏質(zhì)量探測、超小力和超小位移檢測、生物化學(xué)傳感等方面有很好的應(yīng)用前景。當(dāng)納米梁進(jìn)入納米尺寸時,一些過去不曾考慮的尺寸效應(yīng)和表面效應(yīng)將逐漸顯著起來。這些效應(yīng)一方面使得基于納米梁的NEMS相較MEMS具有更優(yōu)秀的特性,另一方面也使得對于納米梁的理論研究變得更加復(fù)雜,一些原有用于宏觀大尺寸甚至是微米尺寸的研究方法或理論已不能再適用了,需要尋求新的思路去解決�，F(xiàn)有納米梁的研究體系主要包括兩大部分：一是納米梁實驗研究,其主要借助先進(jìn)的納米加工技術(shù),直接將納米梁實物展現(xiàn)出來,通過具體的實物研究,發(fā)現(xiàn)了很多有趣的現(xiàn)象,這和依據(jù)宏觀理論延伸預(yù)期差異很大;另一個是納米梁理論研究,其思路分為截然不同的兩種,或是從宏觀連續(xù)體角度出發(fā),通過修正成熟的傳統(tǒng)宏觀理論使其能夠繼續(xù)滿足實際情況,或是從原子或分子角度出發(fā),使用一系列基于原子或分子動力學(xué)軟件對納米梁進(jìn)行仿真分析,研究其在納米尺度下的各種特性,兩者各有其優(yōu)缺點,前者運行速度快但精度低,后者計算精度高但運行效率低�；诂F(xiàn)有研究現(xiàn)狀并結(jié)合課題組早期納米梁的研究基礎(chǔ),本文提出了一種全新的思路,建立一種精度高且運行速度快的納米梁解析模型。本文首先基于半連續(xù)體理論分析了納米尺度下硅納米梁二維受限的情況,繼而使用了等效彈簧的兩體形變勢模型對雙端固支納米梁進(jìn)行整體分析,建立了基于半連續(xù)體的納米梁應(yīng)變勢能密度的解析模型,其中還引入了納米梁表面弛豫現(xiàn)象,使得模型更加接近實際。接著基于能量守恒定律,自由振動時納米梁動能與勢能相互轉(zhuǎn)換的關(guān)系,建立了基于半連續(xù)體的雙端固支納米梁基波頻率的解析模型,并對該模型進(jìn)行了驗證。結(jié)果表明,在納米尺度下與Material StudioTM軟件仿真數(shù)據(jù)較為接近,在微米尺度下與Euler-Bernoulli梁計算結(jié)果也能在一定范圍吻合。同時,還發(fā)現(xiàn)在表面弛豫效應(yīng)的作用下,納米梁的基波頻率會隨寬度的變化而變化,這也符合一些實驗結(jié)論以及仿真結(jié)果。接著通過對硅復(fù)式晶格結(jié)構(gòu)以及原子間勢能的深入分析,引入了一種更加符合硅材料的考慮晶體結(jié)構(gòu)中相鄰原子之間的兩體相互作用和三體相互作用的Keating形變勢模型,并將其應(yīng)用到硅納米梁的研究中,參考相似的建模方式,進(jìn)而建立了一種基于Keating形變勢的硅納米梁基波頻率的半連續(xù)解析模型。相較之前的兩體勢模型,該模型能夠?qū)崿F(xiàn)對納米梁更加有效且精確的描述。本文還分析硅晶格的表面重構(gòu)現(xiàn)象,重點研究了(100)硅表面的(2×1)重構(gòu)情形,將其引入到基于Keating形變勢的硅納米梁基波頻率的解析模型中,討論了表面重構(gòu)對納米梁基波頻率的影響,并對該模型進(jìn)行了驗證。本文建立的硅雙端固支納米梁基波頻率的解析模型在一定程度上為進(jìn)一步研究納米梁以及NEMS器件的特性提供了新的思路與方法。本文中所進(jìn)行的一系列建模工作對今后納米梁以及納米結(jié)構(gòu)的理論研究工作能起到一定的參考價值。
【關(guān)鍵詞】：NEMS 納米梁 半連續(xù)體 基波頻率 Keating形變勢 表面弛豫 表面(2×1)重構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH-39;TB383.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-15
• 1.1 引言9
• 1.2 論文研究背景9-12
• 1.2.1 實驗研究9-10
• 1.2.2 理論研究10-12
• 1.3 論文研究內(nèi)容和工作12-15
• 第二章 基于兩體形變勢的硅納米梁基波頻率的理論模型15-37
• 2.1 連續(xù)體理論與半連續(xù)體理論15-19
• 2.1.1 連續(xù)體理論15-16
• 2.1.2 半連續(xù)體理論16-19
• 2.2 基于兩體勢模型的硅納米梁的應(yīng)變勢能計算19-28
• 2.2.1 兩體形變勢模型19-20
• 2.2.2 硅納米梁的理想硅晶格應(yīng)變勢能20-24
• 2.2.3 表面弛豫對實際硅納米梁的影響24-26
• 2.2.4 硅納米梁的應(yīng)變勢能密度26-28
• 2.3 基于兩體勢能模型的硅納米梁的基波頻率計算28-35
• 2.3.1 (100)納米梁基波頻率的半連續(xù)體模型28-31
• 2.3.2 模型分析31-35
• 2.4 本章小結(jié)35-37
• 第三章 基于Keating形變勢的硅納米梁基波頻率的理論模型37-55
• 3.1 Keating的兩種形變勢模型37-38
• 3.1.1 Keating形變勢模型37-38
• 3.1.2 非諧Keating形變勢模型38
• 3.2 基于Keating形變勢模型的硅納米梁的應(yīng)變勢能計算38-47
• 3.2.1 表面弛豫對力學(xué)常數(shù)的影響38-39
• 3.2.2 硅納米梁的晶格應(yīng)變勢能39-44
• 3.2.3 硅納米梁的應(yīng)變勢能密度44-47
• 3.3 基于Keating形變勢模型的硅納米梁的基波頻率計算47-53
• 3.3.1 基波頻率的計算47-50
• 3.3.2 模型分析50-53
• 3.4 本章小結(jié)53-55
• 第四章 表面重構(gòu)對硅納米梁基波頻率的影響55-65
• 4.1 硅納米梁表面重構(gòu)效應(yīng)55-56
• 4.2 表面重構(gòu)對硅納米梁振蕩特性的影響56-64
• 4.2.1 (2×1)重構(gòu)硅納米梁的應(yīng)變勢能56-62
• 4.2.2 (2×1)表面重構(gòu)硅納米梁的基波頻率62-63
• 4.2.3 (2×1)表面重構(gòu)對硅納米梁基波頻率的影響63-64
• 4.3 本章小結(jié)64-65
• 第五章 總結(jié)與展望65-67
• 5.1 總結(jié)65
• 5.2 展望65-67
• 致謝67-69
• 參考文獻(xiàn)69-73
• 作者簡介73

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 陳苗，，褚徒增;白酒連續(xù)和半連續(xù)的串香工藝及裝備[J];釀酒科技;1995年06期

2 吳衛(wèi)東;;半連續(xù)式直接酯化工藝在國產(chǎn)設(shè)備上的應(yīng)用[J];廣東化纖;1993年01期

3 苑福義;郭建武;;半連續(xù)化運輸在掘進(jìn)工作面的應(yīng)用[J];黑龍江科技信息;2004年05期

4 田崇著;半連續(xù)與連續(xù)裝置聚酯質(zhì)量的差異分析[J];聚酯工業(yè);2003年03期

5 蔣彥國;;影響半連續(xù)采煤系統(tǒng)作業(yè)時間主要原因分析[J];礦山機(jī)械;2010年24期

6 楊宏海;李偉;王志元;;淺析伊敏露天礦半連續(xù)系統(tǒng)開采設(shè)備及方法的優(yōu)化[J];露天采礦技術(shù);2012年04期

7 李寶輝,趙太祥;半連續(xù)排巖工藝在首鋼水廠鐵礦的開發(fā)與應(yīng)用[J];中國礦業(yè);1999年S4期

8 魏亞龍;畢紅衛(wèi);蔡寶加;;半連續(xù)生產(chǎn)工藝系統(tǒng)移設(shè)方案設(shè)計與移設(shè)流程[J];露天采礦技術(shù);2013年07期

9 張蕓華,顧長虹;半連續(xù)干燥柜補熱裝置的改進(jìn)[J];熱帶農(nóng)業(yè)工程;2003年03期

10 金明福,李少懷,崔鐘益,康立新;半連續(xù)式小型車間工藝改造[J];軋鋼;1999年06期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 曹玉東;王飛;張德惠;;離心半連續(xù)鑄管工藝及設(shè)備的研究[A];人才、創(chuàng)新與老工業(yè)基地的振興——2004年中國機(jī)械工程學(xué)會年會論文集[C];2004年

2 曹玉東;王飛;張德惠;;離心半連續(xù)鑄管工藝及設(shè)備的研究[A];2004中國鑄造活動周論文集[C];2004年

3 張淑琴;紀(jì)鵬祥;黃志攀;;鈹銅半連續(xù)自動控制系統(tǒng)[A];首屆全國有色金屬自動化技術(shù)與應(yīng)用學(xué)術(shù)年會論文集[C];2003年

4 張洪;;淺析勝利一號露天煤礦6號煤層半連續(xù)工藝系統(tǒng)投入使用的最佳時機(jī)[A];第四屆全國煤炭工業(yè)生產(chǎn)一線青年技術(shù)創(chuàng)新文集[C];2009年

5 趙鐘興;徐華東;劉曉輝;韋藤幼;童張法;;半連續(xù)解吸-內(nèi)部沸騰提取植物有效成分新工藝[A];2006年石油和化工行業(yè)節(jié)能技術(shù)研討會會議論文集[C];2006年

6 劉曉輝;韋藤幼;徐華東;;半連續(xù)內(nèi)部沸騰法提取及分離金銀花中的綠原酸[A];第三屆全國化學(xué)工程與生物化工年會論文摘要集（上）[C];2006年

7 JonCUrso;GiorgioRey;;半連續(xù)式酸洗生產(chǎn)線[A];1999中國鋼鐵年會論文集（下）[C];1999年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 孫金龍;大型露天煤礦半連續(xù)工藝應(yīng)用范圍研究[D];中國礦業(yè)大學(xué);2013年

2 張勤;低頻電磁半連續(xù)鑄造鋁合金工藝及理論研究[D];東北大學(xué);2003年

3 馬進(jìn)巖;大型露天煤礦自移式破碎機(jī)半連續(xù)工藝應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)[D];中國礦業(yè)大學(xué);2014年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 張致彬;基于半連續(xù)體的硅納米梁高頻振蕩特性的模型研究[D];東南大學(xué);2015年

2 王飛;半連續(xù)內(nèi)部沸騰提取與分離植物有效成分及其機(jī)理的研究[D];廣西大學(xué);2006年

3 趙凱陽;半連續(xù)鎂合金錠鑄態(tài)組織研究[D];重慶大學(xué);2010年

4 邵抗振;電磁半連續(xù)復(fù)合鑄造軋輥工藝研究[D];河南科技大學(xué);2006年

  本文關(guān)鍵詞：基于半連續(xù)體的硅納米梁高頻振蕩特性的模型研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：383537