量子效應(yīng)對(duì)微納機(jī)械系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響.pdf

1、Casimir效應(yīng)是一個(gè)純粹的量子效應(yīng)，它是真空電磁場(chǎng)中因邊界條件的變化而使零點(diǎn)能漲落所引起的效應(yīng)，是量子真空對(duì)邊界的依賴的一個(gè)直接表現(xiàn)。它表現(xiàn)為真空兩平行金屬板之間的一個(gè)吸引力。雖然Casimir力看起來(lái)非常微弱，但在低于微米的距離內(nèi)，Casimir力卻成為兩個(gè)物體之間的最強(qiáng)力。例如，在10納米的距離上，Casimir力產(chǎn)生的作用相當(dāng)于一個(gè)大氣壓。在MEMS/NEMS穩(wěn)定性的研究中中遇到的一個(gè)重要問(wèn)題就是粘附效應(yīng)(stiction)，

2、當(dāng)兩塊微/納構(gòu)件之間的距離減小到一定程度，就會(huì)突然粘附到一起，而且是不能復(fù)原的，就會(huì)導(dǎo)致器件失效。在亞微米量級(jí)，Casimir效應(yīng)就是造成粘附現(xiàn)象的最主要的原因之一。 本文第一，二章介紹了電磁場(chǎng)真空零點(diǎn)能與Casimir效應(yīng)的關(guān)系以及真空中平行的理想導(dǎo)體板之間量子電磁場(chǎng)的Casimir力，介紹了一些重要的有關(guān)Casimir力的實(shí)驗(yàn)方法和Casimir效應(yīng)在物理學(xué)中不同的研究領(lǐng)域的應(yīng)用。第三章對(duì)一個(gè)一維集總的微納機(jī)械開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)進(jìn)行建

3、模分析，討論了在Casimir效應(yīng)下系統(tǒng)的穩(wěn)定性問(wèn)題。發(fā)現(xiàn)開(kāi)關(guān)模型的兩平行金屬板之間存在一個(gè)臨界初始距離(pull-in gap)，當(dāng)兩平板之間的距離小于此值，粘附現(xiàn)象就會(huì)發(fā)生。當(dāng)加在平板之間的電壓達(dá)到一個(gè)臨界值時(shí)(pull-in voltage)，兩平板也會(huì)粘附在一起，造成失效。第四章計(jì)算了微納機(jī)械開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)中兩個(gè)十分重要的臨界參數(shù)(pull-inparameters)--臨界電壓(pull-in voltage)和臨界距離(pull-