Nanovadu mehānisko īpašību izpēte un to pielietojumi nanoelektromehāniskās sistēmās

Abstract

Darbā noteikti monokristālisku Sb2S3, Ge un BeO nanovadu Junga moduļi. Nanovadu šķērsgriezuma laukums noteikts robežās no 7.1⋅102 nm2 līdz 7.8⋅104 nm2, garums no 3,1 µm līdz 136 µm. Mērījumi veikti skenējošā elektronu mikroskopā. Izmantotas atšķirīgas mehānisko īpašību noteikšanas metodes – elektriskā lauka ierosināta mehāniskā rezonanse, nanovadu lieces un spiedes deformācijas – un secināts, ka iegūtie rezultāti kļūdu robežās sakrīt. Eksperimentāli noteiktās Junga moduļa vērtības – 36 ± 9 GPa, 135 ± 40 GPa un 97 ± 24 GPa attiecīgi Sb2S3, Ge un BeO nanovadiem. Pētīts ar dabīgo oksīdu klātu Ge nanovadu pielietojums nanoelektromehāniskā slēdzī. Parādīts, kā adhēzija starp aktīvo elementu un elektrodu slēdzim ieslēgtā stāvoklī ir saistīta ar kontakta elektriskajām īpašībām un slēdža darbības spriegumu.

This work presents determination of Young’s modulus of monocrystalline Sb2S3, Ge and BeO nanowires. Cross-sectional area of the examined nanowires ranged from 7.1⋅102 nm2 to 7.8⋅104 nm2, with lengths spanning from 3,1 µm līdz 136 µm. The measurements were carried out in scanning electron microscope. Different mechanical testing methods were used – electric field induced mechanical resonance, bending and compressive deformation of nanowires, showing consistent results. Experimentally determined Young’s modulus values were 36 ± 9 GPa, 135 ± 40 GPa and 97 ± 24 GPa for Sb2S3, Ge and BeO nanowires, respectively. Applications of native oxide covered Ge nanowires in nanoelectromechanical switches were explored. Dependence of adhesion between the active element and electrode on electrical properties and operating voltage of the switch in ON state was experimentally revealed.