А.А. Шевырин, А.Г. Погосов, М.В. Буданцев, А.К. Бакаров, А.И. Торопов

Обнаружены и исследованы высокоамплитудные, нелинейные механические колебания наноэлектромеханических систем, изготовленных на основе гетероструктур GaAs/AlGaAs с двумерным электронным газом – подвешенных проводящих нанопроволок-резонаторов. Показана возможность возбуждения высокоамплитудных (до 20 нм) механических колебаний при подаче на боковой затвор ВЧ- сигнала с частотами, близкими к резонансной частоте нанопроволоки (7,7 МГц). Продемонстрировано, что такие колебания можно детектировать простым методом – путем измерения средней по времени величины кондактанса нанопроволок. Описанные методы возбуждения и детектирования механических колебаний не требуют использования сложных приборов, таких, как векторные анализаторы цепей, что делает изучаемые системы особенно перспективными с точки зрения практических приложений.

Рис. (а) Наноэлектромеханическая система – подвешенная нанопроволока, соединяющая области истока (source) и стока (drain). G1 – затвор, на который подавался ВЧ-сигнал, возбуждающий механические колебания. На затворы G2, G3 и GND подавались постоянные напряжения. Вставка: типичная затворная характеристика в отсутствие ВЧ-сигнала. (б) Кондактанс нанопроволоки как функция частоты ВЧ-сигнала демонстрирует возбужде- ние нелинейных механических колебаний. Различные кривые соответствуют различным действующим значениям ВЧ-сигнала (указаны на рисунке). Кривая, измеренная при 150 мВ ВЧ, показана отдельно на вставке.

Обнаружено, что резонансная частота нелинейных колебаний уменьшается с ростом их амплитуды (эффект “размягчения”). Показано, что такое поведение качественно и количественно согласуется с наличием исходного статического изгиба нанопроволоки. Продемонстрировано, что этот изгиб, наблюдавшийся также и непосредственно с помощью электронного микроскопа, обусловлен механическими напряжениями сжатия, индуцированными в процессе изготовления образцов.