Пьезоэлектрическое возбуждение колебаний наномеханических резонаторов с двумерным электронным газом / Шевырин А.А., Погосов А.Г., Бакаров А.К.,Шкляев А.А., Куросу М., Ямагучи Х.

Abstract

Экспериментально показано, что резонансные колебания наномеханических резонаторов на основе гетероструктур AlGaAs/GaAs с двумерным электронным газом допускают пьезоэлектрическое on-chip возбуждение путем подачи переменного напряжения между двумерным электронным газом и металлическим затвором, покрывающим поверхность. Продемонстрировано возбуждение как изгибных, так и крутильных колебаний резонаторов толщиной 166 нм, имеющих форму кантилеверов и мостиков, при комнатной температуре. Выявлены две особенности, которые следует принимать во внимание при уменьшении размеров пьезоэлектрически возбуждаемых резонаторов. Во-первых, паразитное ослабление возбуждающего электрического сигнала становится основным фактором, ограничивающим эффективность возбуждения на резонансных частотах, возрастающих до мегагерцового диапазона при уменьшении размера. Во-вторых, тонкие и относительно длинные мостики на основе гетероструктур AlGaAs/GaAs подвержены эйлеровской неустойчивости из-за продольного сжатия. Продемонстрировано, что такая неустойчивость не препятствует возбуждению при сжатиях, близких к критическому. Однако, большое по величине сверхкритическое сжатие может приводить к полному подавлению пьезоэлектрически индуцируемых колебаний. Предложен метод, позволяющий избежать такого подавления.