A new composite resonator architecture based on coupled vertical NW arrays

Alttaş yüzeyine dik olarak nanotellerin istiflenmesi ve meydana gelen dikey dizideki nanotellerin kuplaj membranı olarak adlandırılan membran tipi bağlama elemanları ile mekanik olarak bağlanması ile nano ölçeğinde yeni bir kompozit çınlaç mimarisi geliştirilmiştir. Kuplaj membranı kullanımı birbirleriyle komşu olmayan çınlaçların bile bağlanması sebebiyle nano ölçeğinde kısıtlı olan mekanik kuplaj araç takımı için önemli bir genişlemeye karşılık gelmektedir. Yonga üzerindeki elektronik devrelerle gelecekteki en iyi bütünleşme olasılığını güvenceye almak için çınlaçların elektromekanik karakterizasyonu elektrostatik tahrik ve piezoresistif okuma kullanarak yapılmıştır. Mekanik bağlamanın ve çoklu çınlaçların tel dizisinin frekans spektrum karakteristikleri üzerindeki etkilerini sınamak için elektriksel ölçümler sadece bağlı nanotel dizileri için değil iki ucu sabitlenmiş tekli nanoteller için de gerçekleştirilmiştir. Tasarımı sonlu eleman modal analiz simülasyonlarına dayanan, 8 nanotelden oluşan bağlı nanotel dizileri geliştirilen tepeden inme üretim şeması kullanılarak 1 um cihaz katmanına sahip yalıtkan üstü silisyum alttaştan üretilmiştir. Çınlaç ve bağlama elemanının frekans spektrumu cevabı üzerine etkileri nanotel ve kuplaj membranı uzunluklarını sistematik olarak değiştirerek çalışılmıştır. Kullanılan piezoresistif frekans indirgeme teknikleri olan iki-kaynak/1ω ve iki-kaynak/2ω şemaları ölçülen sinyal genlikleri ve sinyalin elektrot voltajına bağlılığı bakımından karşılaştırılmıştır. Genel olarak frekans spektrum ölçümleri yüksek vakumda 130 MHz'e kadar mekanik modlar sağlamıştır. 10 um cihaz katmanı kalınlığına sahip yalıtkan üstü silisyum alttaştan üretilen piezoresistif tekli silisyum nanotellerin elektromekanik karakterizasyonları literatürde ilk kez gösterilmiştir. Tekli nanotel numuneleri için 18 MHz'den 101 MHz'e kadar saptanan mekanik modlar geçirmeli elektron mikroskobu ölçümleri ile gerçek nanotel kesitinin belirlenmesi sayesinde yapılan sonlu eleman simülasyonları sonucunda ilk eğilme düzlem içi ve düzlem dışı modlarına başarıyla ilişkilendirilmiştir. Ek olarak, nanotel dizisi için spektrum ölçümleri hem geniş bir frekans aralığında dağılan hem de bir bant-geçirgen elektromekanik filtrenin tipik spektrum cevabını hatırlatacak şekilde çok yakın bir şekilde yerleşen çoklu mekanik modlara yol açmıştır. Buna karşılık, dizi içerisinde bulunan nanoteller arasındaki kaçınılmaz boyutsal benzeşmezlikler ve hassas boyutsal ölçümler eksikliği nanotel dizisi için sonlu eleman simülasyonlarının gerçekleştirilmesini karmaşıklaştırmaktadır. Bu sebeple sonlu eleman simülasyonları, müşterek dizi modlarının tekli nanotel rezonanslarından ayırarak dizi içerisindeki mekanik bağın varlığını kanıtlamak gibi daha temel konuları araştırmak için yapılmıştır. Bu maksatla, tekli nanotel ve nanotel dizilerinin elektrot voltajına bağlı olarak çınlama frekansındaki deneysel kaymalar birbirleriyle ve simülasyon sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Ölçümler ve simülasyonlar arasındaki bu karşılaştırmalar farklı spektrum modları için benzer ve farklı karakteristikleri ortaya çıkarmıştır.