Kontrollü Eksenel Gerilme Altında Akort Edilebilir Nanotel Çınlacın Elektromekanik Tasarımı

Abstract

Mekanik çınlaçlar (rezonatörler), 19. yy’in sonundan itibaren elektrik devreleri ile tümleştirilerek yüksek hassasiyet ve kararlılık gösteren frekans referansları olarak kullanılagelmiştir. Mikro ve sonrasında nano teknolojiler sayesinde gittikçe küçülen çınlaç boyutları, GHz ve üzerinde frekans değerlerinde çalışan salıngaçlar (osilatörler) ortaya çıkarmıştır. Bu çalışmada, iki ucundan bağlı ankastre kiriş şeklindeki bir nanotel çınlacın eksenel gerilmeler altındaki salınımları incelenerek gerilmenin akort tekniği olarak kullanımı değerlendirilmiştir. Nanotel çınlaç sistemi öncelikle mekanik denge prensipleri çerçevesinde modellenerek, eksenel kuvvet varlığında meydana gelen frekans kaymaları belirlenmiştir. Çalışmanın bir sonraki basamağında bu nanotel çınlacın tümleştirildiği tahrik ve okuma elektroniği ile ortak davranışı değerlendirilerek başarılı bir salıngaç için serim tasarımı yapılacaktır. Ortaya çıkacak tasarım yaklaşımının nanotel tabanlı salıngaçlar konusunda yol gösterici olacağı düşünülmektedir.

Mechanical resonators have been used as frequency references displaying high sensitivity and stability as a part of electronic circuits since the late 19th century. With the advances in micro and subsequently in nano technologies, resonators have become smaller and lead to oscillators working at beyond GHz frequencies. In this study, the oscillation of a double clamped nanowire resonator under axial loading is studied and the use of axial loading as a tuning technique is investigated. Nanowire resonators are modelled with mechanical equilibrium principles and the frequency shifts that occur with axial loading is determined. In the next step of this study, the mutual behavior of this nanowire resonator with actuator and sensor electronics will be evaluated and a layout design for a successful oscillator will be accomplished. The resulting design approach is thought to be a path forward for future nanowire-based oscillators.