超靈敏微位移傳感器

會計學(xué)1超靈敏微位移傳感器主要內(nèi)容研究熱點單電子晶體管的優(yōu)良性質(zhì)以單電子晶體管為基礎(chǔ)設(shè)計的高靈敏度微位移傳感器結(jié)果與討論引文第1頁/共14頁微位移傳感器——科學(xué)家的新寵兒研究意義：機械微觀化，對納米尺度振動位移的測量靈敏度提出要求優(yōu)良性質(zhì)：30mK真空，116-MHZ微振子，靈敏度：熱點：Nature,Applingphysicsletter等近年多有報道，引文中僅2003年相關(guān)文章就有3篇。第2頁/共14頁單電子晶體管（SET）原理簡介庫侖阻塞與電子隧穿：微小隧道結(jié)中，一個電子隧穿引起的電位變化對下一個電子隧穿產(chǎn)生阻止作用。柵電壓向量子點引入控制電荷，形成三極管式電路。柵電壓可以完全控制器件的電導(dǎo)。具有晶體管的作用。第3頁/共14頁庫侖島上控制電荷與柵極的關(guān)系：庫侖島中電子數(shù)增加1引起的電勢變化：

庫侖島與弱電極極弱耦合在一起，控制柵極電壓可以改變庫侖島的電化學(xué)勢，當庫侖阻塞狀態(tài)與電子隧穿狀態(tài)之間相互轉(zhuǎn)化時，就會有小到只有幾個電子的電流通過柵極電壓的改變被探測到。第4頁/共14頁可見單電子管有著對弱電勢改變非常好的探測靈敏度。通過控制柵極電壓可以實現(xiàn)對少數(shù)電子運動的控制。

三極管式分子電子晶體管電路示意圖第5頁/共14頁微位移傳感器——SET的應(yīng)用原理：將單電子管與諧振梁電容耦合（如下圖所示），振梁振動引起電容C變化第6頁/共14頁SET是最靈敏的靜電計，已被證實的靈敏度在以上。向放置在諧振器上的金屬電極上施加偏壓，此納米諧振子的運動信息就會通過SET柵極與施了偏壓的金屬電極探測出來：電容變化量將會引起SET島上電荷的變化

從而改變SET源極與柵極電位。

，第7頁/共14頁靈敏度提高SET柵壓與電極偏壓反映放大信號振子通以交變電流通過外加磁場驅(qū)動，振幅與頻率有關(guān)放大SET響應(yīng)信號通過電壓與頻率的關(guān)系計算靈敏度第8頁/共14頁實驗結(jié)果

2003年德國物理學(xué)家Robert等人在Nature上的文章，他們從SET的響應(yīng)數(shù)據(jù)算得：實驗最高靈敏度值為（振梁共振頻率，溫度30mK）

第9頁/共14頁問題：噪聲潛力：真空驟熱提高振梁品質(zhì)因子，得到更強的信號更好光刻技術(shù)縮短振子與ＳＥＴ距離提高響應(yīng)速度

第10頁/共14頁單電子晶體管位移傳感器的應(yīng)用前景單電子器件有低功耗，小體積，高集成度，量子效應(yīng)的特點，轉(zhuǎn)化光、聲、電為位移信號，制成各種傳感器分子生物學(xué)，醫(yī)學(xué)診斷與治療，宇宙微射線探測，袖珍設(shè)備，前景廣闊單電子泵，實現(xiàn)對單個電子的控制，對實現(xiàn)微觀世界的可控有重要意義第11頁/共14頁引文19篇英文（Nature,Science,PhyscisReviewletter,Applingphyscisletter,etc)