Remote Actuation of Silicon Nitride Nanomechanical Resonators Using On-Chip Substrate Capacitors
Notice bibliographique
Résumé
Mechanical actuation of high mechanical quality (Q) factor silicon nitride (SiN) resonators often imposes a tradeoff between integration and performance. Fully integrated electrical actuation is possible, but typically require modification of the resonators to include electrodes that can increase material damping and reduce Q-factors. Conversely, remote actuation using piezo ceramics or optical forces is bulky and typically suitable only in laboratory settings. Here we demonstrate an actuation method that does not require modifications to the resonators and that is monolithically integrated on the same chip. We show that time dependent biasing of metal-dielectric-semiconductor (MDS) capacitors on the same substrate as the resonators creates acoustic waves that can propagate towards the resonator and enable actuation without resonator modification. For a 2 V actuation signal, Ni-pSi capacitors are found to achieve 10 nm actuation amplitude in square ($1.7\times1.7$mm) low-stress (~100 MPa) SiN membrane resonators. In this case, electrical power dissipation in the chip is on the order of$0.1 ~\mu \text{W}$, and spurious heating is less than 1 mK. Both these values could be further reduced by doping the substrate to minimize resistive dissipation. First-principle models describing actuation in the charge accumulation (Ni-pSi) and charge depletion (Al-pSi) regimes are also developed. These models predict more efficient actuation using charge accumulation than charge depletion, which is confirmed experimentally. The developed actuation method is remarkably simple. In the case of Ni-pSi, it only requires attachment of wires to the chip with vacuum-compatible nickel paste, with no extra photolithography step. All the chips presented in this work are fabricated in-house, and a detailed fabrication procedure is provided. [2022-0107]
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».