当前位置:主页 > 科技论文 > 机电工程论文 >

基于石墨烯纳机电振子的实验研究

发布时间:2018-01-02 03:40

  本文关键词:基于石墨烯纳机电振子的实验研究 出处:《中国科学技术大学》2017年博士论文 论文类型:学位论文


  更多相关文章: 石墨烯 纳机电机械系统 量子点 二维材料转移 强耦合 同步 可调长程耦合


【摘要】:石墨烯,自2004年由科学家Geim和Novoselov发现以来,迅速吸引了世界范围内的广泛关注与研究兴趣。石墨烯具有着非凡出众的电学与机械性质,使其成为一种构建纳机电系统的理想材料。本文中,我们针对条带状少层石墨烯纳机电谐振子性能展开研究。本文主要探讨了三个方面的问题:一是实现石墨烯机械振子与量子点两个体系的混合物理结构,研究单电子输运与机械振动模式的强耦合,实现机械模式的直接电学信号转导;二是在串联双机械振子体系中,探索两机械振动模式近邻强耦合以及锁频同步现象;三是实现两个机械振子长程可控调节长程耦合,探讨该体系作为声子网络总线的可能。具体的,本论文有以下主要内容:1.简单介绍石墨烯纳机电系统的基本概念与研究背景,以及本文所涉及到的机械振子、量子点、长程耦合等相关的物理概念。2.介绍了石墨烯机械振子样品制备中的微纳加工设备与工艺。细致的论述了二维材料转移平台与三种转移工艺,并对实验技巧作了详细诠释。简单叙述了多层抗蚀剂悬浮工艺。3.扼要叙述了石墨烯纳米机电谐振子实验测量方法。主要对机械信号电学转导的三种测量方案:混频、耦合微波光子以及直接转导作了详细说明。4.实验上制备出基于石墨烯的量子点与机械振子的混合结构,分别对量子点与机械振子进行了表征,随后探讨了量子点的单电子隧穿与机械振子振动模式的强耦合,实现振动模式信号与量子点输运信号的相互探测。将声子和电子强耦合起来,机械振子成为传输量子信息的声子总线的可能方案。5.对串联双机械振子的两个振动模式进行了研究,实现两机械振动模式的近邻强耦合,并探讨了振动模式的同步现象,通过改变驱动微波的相对相位与功率,观察到两个振动模式基于强耦合的锁频同步现象。6.实验上完成三个机械振子串联耦合结构构造,研究了石墨烯中声子传递过程,通过调节中间机械振子的相对频率实现两侧机械振子的可调共振耦合。本论文的主要创新点有:1.在实验上首次以干法转移的方法获得悬浮细条带石墨烯结构,并在此结构中获得性能优良稳定的石墨烯机械振子。2.在实验上首次实现了石墨烯机械振子与量子点体系的强耦合,在此石墨烯机械振子体系中首次实现直接电学转导输运测量方法。3.通过干法转移的方法,首次实现了石墨烯机械振子之间的强耦合,并首次发现了石墨烯机械振子振动模式的锁频同步现象。4.在实验上首次实现两机械振动模式的可调长程耦合,为构建声子网络或声子总线提供可能。
[Abstract]:Graphene, discovered by scientists Geim and Novoselov in 2004. Graphene has attracted worldwide wide attention and research interest. Graphene has outstanding electrical and mechanical properties, making it an ideal material for building nanoelectromechanical systems. In this paper, we mainly discuss three problems: first, realize the hybrid physical structure of graphene mechanical oscillator and quantum dot system. The strong coupling of single electron transport and mechanical vibration mode is studied to realize direct electrical signal transduction in mechanical mode. The second is to explore the strong coupling between the two mechanical vibration modes and the frequency locking synchronization in the series double mechanical oscillator system. The third is to realize the long-range coupling of two mechanical oscillators, and discuss the possibility that the system can be used as the phonon network bus. The main contents of this thesis are as follows: 1. A brief introduction to the basic concepts and research background of graphene nano-electromechanical system, as well as the mechanical oscillator, quantum dots involved in this paper. Long-range coupling and other related physical concepts .2. introduced the preparation of graphene mechanical vibrator micro-nano processing equipment and technology. The two-dimensional material transfer platform and three transfer processes are discussed in detail. The experimental technique is explained in detail. The suspension technology of multilayer anticorrosive agent .3.The experimental measurement method of graphene nano-electromechanical resonator is briefly described. Three measuring schemes of mechanical signal electrical transduction are introduced. :. Mixing. Coupling microwave photons and direct transduction. 4. The hybrid structures of quantum dots and mechanical oscillators based on graphene have been prepared experimentally and characterized by quantum dots and mechanical oscillators, respectively. Then the strong coupling of single electron tunneling and mechanical oscillator vibration mode of quantum dot is discussed to realize the mutual detection of vibration mode signal and quantum dot transport signal. The phonon and electron are strongly coupled together. The mechanical oscillator becomes the possible scheme of the phonon bus to transmit quantum information. 5. The two vibration modes of the series double mechanical oscillator are studied to realize the strong coupling between the two mechanical vibration modes. The synchronous phenomenon of vibration mode is discussed, and the relative phase and power of driving microwave are changed. Observation of two vibration modes based on strong coupling frequency locking synchronization phenomenon. 6. Three mechanical oscillator series coupling structure was completed experimentally, and the phonon transfer process in graphene was studied. The adjustable resonance coupling of two mechanical oscillators is realized by adjusting the relative frequency of the intermediate mechanical vibrators. The main innovations of this thesis are as follows:. 1. For the first time, the suspended thin strip graphene structure was obtained by dry transfer method. The graphene mechanical oscillator. 2. The strong coupling between the graphene mechanical oscillator and the quantum dot system has been realized for the first time. In this graphene mechanical oscillator system, the measurement method of direct electrical transduction and transport is realized for the first time. 3. The strong coupling between graphene mechanical vibrators is realized for the first time by the method of dry transfer. The frequency locking synchronization phenomenon of graphene mechanical vibrator mode is found for the first time. The adjustable long range coupling of the two mechanical vibration modes is realized for the first time in the experiment, which provides the possibility for the construction of phonon network or phonon bus.
【学位授予单位】:中国科学技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:O613.71;TH-39

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 ;石墨烯相变研究取得新进展[J];润滑与密封;2009年05期

2 ;科学家首次用纳米管制造出石墨烯带[J];电子元件与材料;2009年06期

3 ;石墨烯研究取得系列进展[J];高科技与产业化;2009年06期

4 ;新材料石墨烯[J];材料工程;2009年08期

5 ;日本开发出在蓝宝石底板上制备石墨烯的技术[J];硅酸盐通报;2009年04期

6 马圣乾;裴立振;康英杰;;石墨烯研究进展[J];现代物理知识;2009年04期

7 傅强;包信和;;石墨烯的化学研究进展[J];科学通报;2009年18期

8 ;纳米中心石墨烯相变研究取得新进展[J];电子元件与材料;2009年10期

9 徐秀娟;秦金贵;李振;;石墨烯研究进展[J];化学进展;2009年12期

10 张伟娜;何伟;张新荔;;石墨烯的制备方法及其应用特性[J];化工新型材料;2010年S1期

相关会议论文 前10条

1 成会明;;石墨烯的制备与应用探索[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年

2 钱文;郝瑞;侯仰龙;;液相剥离制备高质量石墨烯及其功能化[A];中国化学会第27届学术年会第04分会场摘要集[C];2010年

3 张甲;胡平安;王振龙;李乐;;石墨烯制备技术与应用研究的最新进展[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第3分册)[C];2010年

4 赵东林;白利忠;谢卫刚;沈曾民;;石墨烯的制备及其微波吸收性能研究[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第7分册)[C];2010年

5 沈志刚;李金芝;易敏;;射流空化方法制备石墨烯研究[A];颗粒学最新进展研讨会——暨第十届全国颗粒制备与处理研讨会论文集[C];2011年

6 王冕;钱林茂;;石墨烯的微观摩擦行为研究[A];2011年全国青年摩擦学与表面工程学术会议论文集[C];2011年

7 赵福刚;李维实;;树枝状结构功能化石墨烯[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年

8 吴孝松;;碳化硅表面的外延石墨烯[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年

9 周震;;后石墨烯和无机石墨烯材料:计算与实验的结合[A];中国化学会第28届学术年会第4分会场摘要集[C];2012年

10 周琳;周璐珊;李波;吴迪;彭海琳;刘忠范;;石墨烯光化学修饰及尺寸效应研究[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年

相关重要报纸文章 前10条

1 姚耀;石墨烯研究取得系列进展[N];中国化工报;2009年

2 刘霞;韩用石墨烯制造出柔性透明触摸屏[N];科技日报;2010年

3 记者 王艳红;“解密”石墨烯到底有多奇妙[N];新华每日电讯;2010年

4 本报记者 李好宇 张們捷(实习) 特约记者 李季;石墨烯未来应用的十大猜想[N];电脑报;2010年

5 证券时报记者 向南;石墨烯贵过黄金15倍 生产不易炒作先行[N];证券时报;2010年

6 本报特约撰稿 吴康迪;石墨烯 何以结缘诺贝尔奖[N];计算机世界;2010年

7 记者 谢荣 通讯员 夏永祥 陈海泉 张光杰;石墨烯在泰实现产业化[N];泰州日报;2010年

8 本报记者 纪爱玲;石墨烯:市场未启 炒作先行[N];中国高新技术产业导报;2011年

9 周科竞;再说石墨烯的是与非[N];北京商报;2011年

10 王小龙;新型石墨烯材料薄如纸硬如钢[N];科技日报;2011年

相关博士学位论文 前10条

1 吕敏;双层石墨烯的电和磁响应[D];中国科学技术大学;2011年

2 罗大超;化学修饰石墨烯的分离与评价[D];北京化工大学;2011年

3 唐秀之;氧化石墨烯表面功能化修饰[D];北京化工大学;2012年

4 王崇;石墨烯中缺陷修复机理的理论研究[D];吉林大学;2013年

5 盛凯旋;石墨烯组装体的制备及其电化学应用研究[D];清华大学;2013年

6 姜丽丽;石墨烯及其复合薄膜在电极材料中的研究[D];西南交通大学;2015年

7 姚成立;多级结构石墨烯/无机非金属复合材料的仿生合成及机理研究[D];安徽大学;2015年

8 伊丁;石墨烯吸附与自旋极化的第一性原理研究[D];山东大学;2015年

9 梁巍;基于石墨烯的氧还原电催化剂的理论计算研究[D];武汉大学;2014年

10 王义;石墨烯的模板导向制备及在电化学储能和肿瘤靶向诊疗方面的应用[D];复旦大学;2014年

相关硕士学位论文 前10条

1 詹晓伟;碳化硅外延石墨烯以及分子动力学模拟研究[D];西安电子科技大学;2011年

2 王晨;石墨烯的微观结构及其对电化学性能的影响[D];北京化工大学;2011年

3 苗伟;石墨烯制备及其缺陷研究[D];西北大学;2011年

4 蔡宇凯;一种新型结构的石墨烯纳米器件的研究[D];南京邮电大学;2012年

5 金丽玲;功能化石墨烯的酶学效应研究[D];苏州大学;2012年

6 黄凌燕;石墨烯拉伸性能与尺度效应的研究[D];华南理工大学;2012年

7 刘汝盟;石墨烯热振动分析[D];南京航空航天大学;2012年

8 雷军;碳化硅上石墨烯的制备与表征[D];西安电子科技大学;2012年

9 于金海;石墨烯的非共价功能化修饰及载药系统研究[D];青岛科技大学;2012年

10 李晶;高分散性石墨烯的制备[D];上海交通大学;2013年



本文编号:1367541

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/jixiegongchenglunwen/1367541.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户4232f***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com