奈米機電元件動起來！
- 上線日期：2008/7/23 上午 12:00:00
- 資料來源：奈米科學網 http://nano.nchc.org.tw
奈米機械共振器(NEMS resonator)向來需要靠外部電源驅動並維持其運作，然而最近出現了一種只需以直流電驅動的新型自持(self-sustaining)振盪器，已經推翻了上述說法。這個進展將使微型主動振盪器(active oscillators)具有更大的應用領域，例如做為感測器、訊號處理器，甚至是奈米級的時脈量測。
Kavli奈米科學研究所的Philip Feng、Michael Roukes及加州理工學院的同事製作出第一個自持的超高頻奈米機械振盪器，該元件的特點在於它只需要直流電源，就能產生射頻(RF)訊號。這與傳統需要外部週期訊號電源驅動的「被動式」共振器完全相反。
NEMS振盪器是由共振腔與回授電路所組成，具有以標準的晶片奈米製造技術製作的雙鉗樑(doubly-clamped beam)結構，長寬厚分別為1.65 μm、120 nm及80 nm。相較於傳統大尺寸的石英晶體振盪器，新型的NEMS振盪器的頻率高達300 MHz到3 GHz。Feng表示，元件的機械振動決定振盪器的頻率，而回授電路恰能補償系統的損耗，因此能夠維持穩定振盪。至於輸入振盪器的直流電源則是供回授電路中的放大器使用。
NEMS振盪器在即時感測應用上表現非常出色，例如它可透過共振頻率偏移量來偵測元件上的微小質量變化。Feng等人製作的原型靈敏度高達傳統石英晶體微天平的十億倍！其他應用包括計時用的NEMS時鐘、訊號處理與通訊用的局部振盪器等，也能協助奈米度量學，用來偵測或監測實驗中的一些基本物理過程。
該團隊目前計畫將NEMS振盪器原型與先進的射頻積體電路整合。Feng表示，這種晶片上系統(systom-on-chip, SOC)技術可大幅提升許多應用的感測能力與訊號處理速度。他們同時也在研究耦合與同步的NEMS振盪器。詳見Nature Nanotechnology 3, 342 (2008)。
原始網站: http://nanotechweb.org/cws/article/tech/34837
譯者:謝德霖(逢甲大學光電學系)
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