自石墨烯被發(fā)現(xiàn)之后,二維材料因其優(yōu)異的性質(zhì)帶來了很多新的研究熱點(diǎn),其中就包括基于懸浮二維材料的納米機(jī)械系統(tǒng)。懸浮二維薄膜質(zhì)量極小,因而能在極微小的力的驅(qū)動下振動。對二維薄膜的振動的探測能定量成像其振動模式。識別薄膜的振動模式,將使測量驅(qū)動薄膜振動的力成為可能。光學(xué)方法是探測二維薄膜振動常用的方法之一。激光垂直入射向基底時,反射光會和入射光耦合形成駐波,位于駐波電場中的二維薄膜的簡諧振動會調(diào)制反射光光強(qiáng)。反射光光強(qiáng)的波動在頻譜中表現(xiàn)為一個尖峰,而峰值取決于激光入射位置薄膜的振幅。因此,通過測量反射光光強(qiáng)頻譜的峰值在薄膜所在平面內(nèi)的分布可以成像薄膜的振動模式。我們搭建了掃描系統(tǒng)用于定量成像薄膜的振動模式,該掃描系統(tǒng)將通過使用微機(jī)械平臺移動包含樣品的整個真空腔來實(shí)現(xiàn)掃描測試。為了證明該裝置的性能,我們進(jìn)行了一維穩(wěn)定性測試和二維掃描精度測試。測試結(jié)果表明,該裝置能夠承載真空腔的重量,具備亞微米級的移動步和超過50 μm的掃描行程,并且具有較高的掃描穩(wěn)定性和精度。掃描系統(tǒng)的性能達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo),滿足成像二維薄膜振動模式的使用需求�；趻呙铚y試裝置,我們介紹了一種用于測量聚焦激光束半徑的新方法:通... 

【文章來源】：蘇州大學(xué)江蘇省

【文章頁數(shù)】：56 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．２探測系統(tǒng)：（ａ）以光學(xué)探測方法研究高頻二硫化鉬納米諧振器的光路示意圖［ｌ９］；?（ｂ）探??究石墨烯納米鼓振動模式的光路及裝置示意圖［１７］

ＰＤ）記錄來自石墨烯和下方硅襯底的干擾反射，從??而完成干涉位移檢測。他們以電動位移臺為基礎(chǔ)搭建了掃描平臺，結(jié)合測量系統(tǒng)組成??了自動測試系統(tǒng)。他們通過測量得到石墨烯單個點(diǎn)的振動幅度與方向，并使用掃描平??臺移動樣品，測量石墨烯在各個位置的振動幅度與方向，從而得到石墨烯納米鼓的振??動模式。??（旬?＾?■?Ｓｉ０２?■?ＳｉＮ，??ＷｋＷＫＫｔ?Ｔｉ／Ａｕ??一?一…＾＂ｈｍＪ＾１??予Ｗ楓５２?■於』?■．置．置．邐??ｉｆ?Ｉ??？＂?ｓ?＠?？??圖１．３三個石墨烯諧振器串聯(lián)的結(jié)構(gòu)示意圖：（ａ）樣品的掃描電子顯微鏡圖像［２３］；?（ｂ）樣品結(jié)構(gòu)??和測量裝置示意圖［２２］。懸浮石墨烯帶與樣品底部形成三個串聯(lián)的石墨烯機(jī)械諧振器。通過中心諧??振器的一個接點(diǎn)施加調(diào)頻的微波信號Ｖ？，鎖相放大器在另一個接點(diǎn)探測在輸入的調(diào)頻信號的調(diào)??制頻率處的混合電流丨ｒａｉｘ。諧振器的頻率分別通過柵極上的直流電壓進(jìn)行調(diào)諧。任意波形發(fā)生器??ＣＡＷＧ）連接到門極ｇｌ處，為相千振蕩提供突發(fā)信號。??２０１９年，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的郭國平教授課題組和加利福??尼亞大學(xué)默塞德分校自然科學(xué)學(xué)院（Ｓｃｈｏｏｌ?ｏｆ?Ｎａｔｕｒｅ?Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，?Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ?ｏｆ?Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ，??Ｍｅｒｃｅｄ，?Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ）的Ｌｉｎ?Ｔｉａｎ等人設(shè)計(jì)了如圖１．３所示的三個石墨烯諧振器串聯(lián)的??結(jié)構(gòu)，用于研究空間上分隔的石墨烯機(jī)械諧振器之間的相干聲子動力學(xué)［２２］。他們通過??間接相互作用和高可協(xié)調(diào)性演示了機(jī)械模式之間的連貫動力學(xué)。??上述國內(nèi)外研宄進(jìn)展表明基于二維材料的納米機(jī)械系統(tǒng)為很多前沿

成像二維薄膜振動模式的方法及裝置開發(fā)?第二章薄膜振動的光學(xué)探測??第二章薄膜振動的光學(xué)探測??在基于懸浮二維薄膜的納米機(jī)械系統(tǒng)中，二維薄膜的簡諧振動會調(diào)制反射光光強(qiáng)??度，因此通過測量納米機(jī)械系統(tǒng)反射激光功率的波動可以探測懸浮二維薄膜的振動模??式。本章節(jié)主要介紹懸浮二維薄膜振動模式的光學(xué)探測方法和光學(xué)測量系統(tǒng)。??２．１成像薄膜振動模式的方法??在利用基于懸浮二維材料的納米機(jī)械系統(tǒng)研宄薄膜振動時，光學(xué)探測法是一種常??用的測量方法�；趹腋《S材料的納米機(jī)械系統(tǒng)的模型如圖２．１（ａ）所示，在采用光??學(xué)方法進(jìn)行研究時，其基底可以看成是一個非常理想的平面反射鏡。當(dāng)激光垂直入射??向基底時，反射激光和入射激光會耦合形成駐波，其駐波電場空間分布如圖２．１（ｂ）所??不。??（ａ）?（ｂ）??ｍ??３００?４００??域麵距離［ｎｍ］??圖２．１納米機(jī)械系統(tǒng)的模型：（ａ）懸浮二維材料的納米機(jī)械系統(tǒng)的模型；（ｂ）駐波電場分布示意??圖。激光垂直入射到鏡面狀的基底表面，反射激光和入射激光耦合形成駐波。紅色箭頭表示入射??激光電場，黑色箭頭表示反射激光電場，藍(lán)色曲線為駐波的電場空間分布曲線。??當(dāng)二維材料薄膜被放置在駐波電場中時，薄膜會吸收和反射部分光場能量。當(dāng)二??維薄膜處于駐波電場的不同位置時，由于駐波電場振幅的不同，使得薄膜吸收的光場??能量的量發(fā)生改變。??因此當(dāng)二維材料薄膜在駐波電場中振動時，由于薄膜在駐波電場中的位置的變化，??使得薄膜吸收光場能量的量發(fā)生改變，因此反射激光的光強(qiáng)會隨之出現(xiàn)波動，如圖２．２??所示。在入射光光強(qiáng)／ｉｎｃ不變時，反射光光強(qiáng)曲線／＾（ｔ）會隨著懸浮二維薄膜的簡諧??７??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3229247