Design, fabrication, and applications of electrostatically buckled nanomechanical systems

Burkulma, mikro ve nano ölçekte bellek ve algılama uygulamaları için önemli bir olanaktır. Burkulma elde etmek için ön-gerilimli kiriş kullanmak ya da termal ısıtma gibi farklı yaklaşımlar geliştirilmiş olmasına rağmen bunlardan hiçbiri ısı üretimini ve güç kaybını gerçek hayat uygulamalarına uygun seviyede tutarak kritik çatallanma parametresini -kirişe uygulanan sıkıştırıcı gerilim- dinamik ve kesin olarak kontrol edememektedir. Bu çalışmada, sıkıştırıcı kuvvetinin yanı sıra burkulma yönünü ve miktarını da ısı üretimi olmadan kontrol edebildiğimiz tamamen elektrostatik bir mimari geliştirdik. Temas bloğu, tarak sürücü ve kirişten oluşan bu aygıtlar, mikro ve nano üretim teknikleri kullanılarak, yalıtkan üstü silikon (SOI) yongalar üzerinde üretilmiştir. Bu mimari ile aygıtın işlev ve dinamiklerinin temel yönlerini gösterdik. 0.5 V kadar düşük sinyal voltajları uygulayarak, ikili bilgiyi depolamak için burkulma yönünü kontrol ettik. Yüksek deformasyonlarda nanomekanik manipülasyonlara imkan veren, kiriş uzunluğunun yüzde 12'sine kadar ulaşabilen yanal yönelimler elde edildi. Uyguladığımız yorulma testleri, 10,000 burkulma döngüsünden sonra bile aygıt üzerinde fark edilebilir bir hasar oluşmadığını gösterdi. Kiriş üzerine etki eden sıkıştırıcı gerilimi ve yanal elektrostatik kuvveti modüle ederek burkulma sonrası kararlı durumlar arasındaki potansiyel enerji bariyerini ayarladık ve bu durumlar arasındaki kararlı geçişleri gözlemledik. Bu çalışmada sunulan yapı, doğru akım (DC) kontrollü çoklu-bit nanomekanik mantık kapıları, nano-manipülatörler, siviçler geliştirmede ve entropi ile bilgi arasındaki ilişkiyi çalışmada yöntemler sunmaktadır.