超灵敏微位移传感器课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,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,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。,单电子晶体管（,SET）原理简介,库仑阻塞与电子隧穿：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。,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。,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,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,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。,，,灵敏度提高,SET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,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）,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,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,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篇,