超灵敏微位移传感器

1、超灵敏微位移传感器第1页，共14页，2022年，5月20日，10点28分，星期三主要内容研究热点单电子晶体管的优良性质以单电子晶体管为基础设计的高灵敏度微位移传感器结果与讨论引文第2页，共14页，2022年，5月20日，10点28分，星期三微位移传感器科学家的新宠儿研究意义：机械微观化，对纳米尺度振动位移的测量灵敏度提出要求优良性质：30 mK真空，116-MHZ微振子，灵敏度：热点：Nature , Appling physics letter等近年多有报道，引文中仅2003年相关文章就有3篇。第3页，共14页，2022年，5月20日，10点28分，星期三单电子晶体管（SET）原理简介库仑阻

2、塞与电子隧穿：微小隧道结中，一个电子隧穿引起的电位变化对下一个电子隧穿产生阻止作用。栅电压向量子点引入控制电荷， 形成三极管式电路。栅电压 可以完全控制器件的电导。具有晶体管的作用。第4页，共14页，2022年，5月20日，10点28分，星期三库仑岛上控制电荷与栅极的关系：库仑岛中电子数增加1引起的电势变化： 库仑岛与弱电极极弱耦合在一起，控制栅极电压可以改变库仑岛的电化学势，当库仑阻塞状态与电子隧穿状态之间相互转化时，就会有小到只有几个电子的电流通过栅极电压的改变被探测到。第5页，共14页，2022年，5月20日，10点28分，星期三可见单电子管有着对弱电势改变非常好的探测灵敏度。通过控制栅

3、极电压可以实现对少数电子运动的控制。 三极管式分子电子晶体管电路示意图第6页，共14页，2022年，5月20日，10点28分，星期三微位移传感器SET的应用原理：将单电子管与谐振梁电容耦合（如下图所示），振梁振动引起电容C变化第7页，共14页，2022年，5月20日，10点28分，星期三SET是最灵敏的静电计，已被证实的灵敏度在 以上。向放置在谐振器上的金属电极上施加偏压，此纳米谐振子的运动信息就会通过SET栅极与施了偏压的金属电极探测出来 ：电容变化量将会引起SET岛上电荷的变化 从而改变SET源极与栅极电位。 ，第8页，共14页，2022年，5月20日，10点28分，星期三灵敏度提高SET

4、栅压与电极偏压反映放大信号振子通以交变电流通过外加磁场驱动，振幅与频率有关放大SET响应信号通过电压与频率的关系计算灵敏度第9页，共14页，2022年，5月20日，10点28分，星期三实验结果 2003年 德国物理学家Robert等人在Nature上的文章，他们从SET的响应数据算得：实验最高灵敏度值为（振梁共振频率 ，温度30mK） 第10页，共14页，2022年，5月20日，10点28分，星期三问题：噪声潜力：真空骤热提高振梁品质因子，得到更强的信号更好光刻技术缩短振子与距离提高响应速度第11页，共14页，2022年，5月20日，10点28分，星期三单电子晶体管位移传感器的应用前景单电子器件有低功耗，小体积，高集成度，量子效应的特点，转化光、声、电为位移信号，制成各种传感器分子生物学，医学诊断与治疗，宇宙微射线探测，袖珍设备，前景广阔单电子泵，实现对单个电子的控制，对实现微观世界的可控有重要意义第12页，共14页，2022年，5月20日，10点28分，星期三引文19篇英文（Nature,Science,Physcis Review letter,Appling physcis letter,etc)，1篇中文2003年3篇，Nature两篇近三年的11