NEMS諧振器非線性及混頻特性研究.pdf

1、納機電系統(tǒng)（NEMS）在基礎(chǔ)研究及應(yīng)用方面越來越受到人們的重視。高頻NEMS諧振器為典型NEMS器件，具有超小的質(zhì)量和超高的品質(zhì)因子，在質(zhì)量傳感和力傳感方面具有無可比擬的優(yōu)勢。另外，性能優(yōu)越的NEMS諧振器可以實現(xiàn)信號混頻，在無線通信、高頻信號處理等領(lǐng)域也具有極其廣闊的應(yīng)用前景。然而，NEMS諧振器相比MEMS諧振器在靜電激勵下非線性效應(yīng)更明顯，在一定程度上給應(yīng)用帶來限制。鑒于此，本文建立靜電力激勵下的NEMS諧振器振動方程，重點從實驗

2、上考察了NEMS諧振器的非線性振動特性及混頻特性。
　　 理論方面，將更優(yōu)化的形函數(shù)引入到固支梁振動模型中，并從彈簧質(zhì)量系統(tǒng)推導(dǎo)了靜電力激勵下的H型NEMS諧振器振動方程，并針對多種邊緣效應(yīng)對振動方程進行了修正，并指出退化后的H型梁模型同樣適用于固支梁振動模型，詳細(xì)地分析了修正后的H型納米梁的振動方程，著重討論了K對納米梁彈簧“變軟”和“變硬”的影響。
　　 非線性方面，考察了4組H型納米梁非線性振動特性，厚度均為200

3、nm，長度從8μm-15μm，重點討論了15μm長的H型納米梁在不同靜電激勵下的非線性特性。在小激勵下，該納米梁諧振頻率為3.65MHz，品質(zhì)因子為12.0。分析了機械非線性項和靜電力非線性項共同作用對納米梁頻率偏移的影響。在不同交流激勵條件下，考察了直流偏壓的改變對納米梁諧振頻率和品質(zhì)因子的影響，分析了彈簧“變軟”和“變硬”效應(yīng)。并利用Ansys仿真軟件分析了錨區(qū)腐蝕深度對納米梁振動頻率的影響。
　　 混頻方面，從實驗上詳細(xì)研