Nanoelektromehānisko slēdžu vadības sistēmas izveide

Abstract

Izmantojot divus elektrodus un nanovadu ir iespējams izveidot nanoelektromehānisku sistēmu kas darbojas kā mehānisks slēdzis. Nanovads ir pievienots pie viena elektroda, pieliekot līdzstrāvu starp abiem elektrodiem rodas elektriskais lauks, kas noliec nanovadu pie otra elektroda. Palielinot spriegumu panāk to, ka elektriskā lauka spēks pārsniedz nanovada elastības spēku un tas nonāk kontaktā. Lai to panāktu starp elektrodiem jābūt salīdzinoši lielam līdzspriegumam, kas pēc nonākšanas kontaktā var sabojāt nanovadu. Tāpēc tiek pieslēgts arī maiņspriegums, kas izraisa nanovada mehāniskas svārstības un palīdz tam nonākt kontaktā. Kamēr šis slēdzis nav nonācis kontaktā, starp nanovadu un elektrodu rodas kapacitāte, ko var izmantot lai noteiktu slēdža stāvokli. Kapacitātes noteikšanai tika izveidoti divi risinājumi – sinhrodetektors un radiofrekvenču rezonators. Savukārt nonākot kontaktā izveidojas pretestība, kuras precīzākai noteikšanai tika izveidota datorprogramma vadības bloka kontrolēšanai. Šobrīd Ķīmiskās fizikas institūtā šādus slēdžus pēta izmantojot skenējošo elektronu mikroskopu. Šajā darbā tika veidotas sistēmas nanoelektromehānisku slēdžu pētīšanai ārpus skenējošā elektronu mikroskopa. Izveidoti un testēti prototipi turpmākiem pētījumiem. Tā kā paraugu ir maz ierīču testēšanai tika izmantotas ekvivalenti risinājumi.

Using two electrodes and a nanowire, it is possible to create a nanoelectromechanical system that acts as a mechanical switch. The nanowire is connected to a single electrode, by applying a direct current between the two electrodes, an electric field occurs causing nanowire to bendtoward other electrode. By increasing voltage the electric field strength exceeds the strength of the nanowire elasticity and comes into contact. To achieve this, there should be relatively high voltages between the electrodes, which can damage the nanowire after contact. Therefore, an ac voltage is added which causes nanowire mechanical oscillations and helps to get in touch. As long as this switch is not in contact, there is capacity between the nanowire and the electrode that can be used to determine the position of the switch. Two solutions for measurement of capacity were developed: a syncrodetector and a radio frequency resonator. On the other hand, when it contacts, resistance is created, for which a computer program was created for the control of the control unit for more precise determination. At present, the Institute of Chemical Physics studies such switches using a scanning electron microscope. In this work, systems were developed to study nanoelectromechanical switches outside the scanning electron microscope. Developed and tested prototypes for further research.As the samples are few to testing the devices,equivalent solutions were used.