JP2008527857A - ナノメカニカル発振器 - Google Patents

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Abstract

機械的発振器（２０）が、サブミクロンの範囲の寸法を有する構成要素を有し、ギガヘルツの範囲において共振モードの発振を生じる。大きな要素（２１）が、小さなサブミクロンの要素（２２）と結合され、直ちに利用可能な技術を用いて検出される大増幅のギガヘルツ周波数発振を生じる。機械的構造は、ビームと、リングとを含む多くのジオメトリに従って形成され得、静電気と、磁気と、熱に関係する力ならびに他の励起技術を用いて励起される。機械的構造は、増幅およびミキシングなどの適用のためにアレイに配列され得、電気的または光学的な相対物よりも衝撃および放熱の環境に対して感応しにくい。

Description

（関連出願の引用）
本出願は、「ＭＵＬＴＩ−ＥＬＥＭＥＮＴ ＮＡＮＯＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ ＯＳＣＩＬＬＡＴＯＲ」と題する、２００５年１月７日提出の、米国特許仮出願第６０／６４２，４００号の優先権の利益を主張し、その全体は参考として本明細書中に援用される。
（連邦政府後援の研究または開発に関する陳述）
本発明は、連邦政府のサポートで、全米科学財団によって助成された、認可番号ＤＭＲ−０３４６７０７、および米国陸軍研究所によって助成された、認可番号ＤＡＡＤ１９−００−２−０００４の下で作られた。
（発明の分野）
本発明は、一般的に小型の機械的発振器に関し、さらに具体的には、多数の共振モードを可能にするいくつかの振動要素を有するナノスケールの機械的発振器に関する。
（関連技術の記述）
マイクロエレクトロメカニカルシステムおよびナノエレクトロメカニカルシステム、すなわちＭＥＭＳおよびＮＥＭＳは、それぞれ一般的に半導体技術を用いて機械的デバイスとして製作される。それらの利点の一部として、熱のショック、電磁気の放射、および衝撃によるショックに対しての抵抗が良いことが含まれる。一般的な機械的構造のように、ＭＥＭＳおよびＮＥＭＳの構造は、それらの外部の寸法によって決定される自然の振動周波数を有する。例えば、単純な二重クランプトビーム構造は、下記の方程式によって決定される、基本的な横向きの共振周波数を有するということは周知である。
Figure 2008527857
 Ｅは、材料の硬さに関するヤング率であり、ρは、材料の密度であり、ｔは、配置に対して平行な厚さの寸法であり、Ｌは、ビームの長さである。およそミクロンの寸法を有するデバイスは、一般的にキロヘルツのおよそ１０倍から数メガヘルツまでの共振周波数を有する。およそサブミクロンのレベルの寸法を有するデバイスは、ギガヘルツの範囲において、比較的により高い共振周波数を有する。ＭＥＭＳデバイスおよびＮＥＭＳデバイスから利用可能な高共振周波数は、関連する速いスイッチングタイムを伴い、多くのアプリケーションにおいて上手く用いられており、その中には機械的スイッチおよびメモリ要素、質量または慣性のセンサ、ならびにフィルタ、ミキサおよび増幅器のような他の周波数選択式の要素を含む。
ＭＥＭＳデバイスは、多くのアプリケーションにおいて人気があり、研究における幅広い努力から恩恵を得ているが、ＭＥＭＳデバイスは、利用のために大きな価値を見出されていない。ＮＥＭＳデバイスを所与の問題に効果的に適用することにおける１つの難点は、ＮＥＭＳデバイスの動作に由来する信号の大きさが、検出するには難しくなり得るということと、信号強度が、対応するＭＥＭＳデバイスよりもはるかに小さくなり得るということである。ＮＥＭＳデバイスは、ギガヘルツの範囲の周波数で動作するので、小スケールの応答は、一般的に、信号の忠実度の損失に繋がる減少した振幅と増加した散逸性の効果によって特徴付けられる。信号の損失は、数多くの現象の結果であり、多くの場合には周知のことである。例えば、散逸性の効果は、表面に対する高められた感応性によって、または珪素構造における誘導欠陥を処理することによって増加する。デバイスの体積比に対する表面の比は、増加すると、欠陥に対する感応性がより著しくなり、ビームの取付け位置に由来するクランピングの損失に対する感応性もまた、増加する。従って、ＭＥＭＳデバイスにおける、小さなまたは無視できる損失は、散逸性の効果に対する感応性が増加するに伴い、小さなＮＥＭＳデバイスにおいては顕著になる。システムの大きさの減少もまた、構造の効果的な剛性の増大を導き、共振モードにおいてさえも非常に小さな変位をもたらす。大きな構造は、高次の高調波を提供し得、一部の大きさに頼った効果を克服するが、高次の高調波の振幅は、高調波の次数の増加に伴い急激に減少する。
従って、例えば機械的ＲＦおよび高速構造を生産するためにＮＥＭＳデバイスを適用することの難しさは、とても挑戦的なものである。炭化珪素およびダイアモンドのような扱いが困難であり得る材料は、剛性−密度の比
Figure 2008527857
 に基づいてより速い音の速度を提供する。
所望のＮＥＭＳデバイスを提供することに伴う他の要因は、ビームＬの長さを含み、これはギガヘルツの周波数範囲を取得するためにサブミクロンのスケール上である必要がある。発振ビームの大きさがサブミクロンのスケールに減少するにつれ、材料の弾性のある硬さと構造上の寸法との間の関係は、サブミクロンの構造におけるフェムトメートルレベルの変位を検出することを困難にする。
一部の技術が、フェムトメートルのスケールの機械的運動の検出のために利用可能であり、それらは共振器をＲＦ単一電子トランジスタと結合すること、あるいはＳＱＵＩＤセンサ、圧電センサ、または光学干渉計測定法を利用することなどである。これらの種類の検出スキームは、一般的に量子力学的な運動の観察を可能にする目的を有する。しかし、ミリケルビン温度におけるＧＨｚ周波数の近くにおける装置の測定感応性は、量子力学的な信号の大きさを超えた程度であり続ける。
例えば、量子の挙動の観測は、１／Ｑの散逸またはエネルギー緩和によって統制される。構造が小さくなるにつれて、そしてより硬くなるにつれて、バネ定数ｋは、増加し、共振における変位、つまりｘ＝ＦＱ＼ｋは、力Ｆの所与の振幅に対して減少する。サブミクロンのスケールの機械的デバイスを取得してギガヘルツの範囲の発振を生成することが望ましいが、緩和された特性を有する構造を有することにより、バネ定数ｋを減少させ、より大きくて検出可能な変位を取得することもまた、重要である。単純なギガヘルツ範囲のビームは、検出が非常に困難である共振における小さな変位を生じ、ビームの自然な周波数からバネ定数ｋをデカップルすることは困難である。バネ定数ｋと自然な周波数との関係は、克服することが困難な信号分散の影響を生じるが、それはバネ定数ｋと自然の周波数は、デカップルするのが困難だからである。従って、ビームの振動構造のような振動構造に基づいてギガヘルツ周波数の発振器を実現することは非常に困難である。
簡潔に述べると、本発明に従って、共振発振器に適した多くの異なる振動要素を有するナノメカニカル構造が提供される。要素は、大きさおよび多数の共振モードを可能にするジオメトリックな関係を有する。共振モードは、集合的振動を含み、該振動において、小さな要素の自然に高い周波数（ｎａｔｕｒａｌｌｙ ｈｉｇｈ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）は、大きな要素の自然に低いバネ定数（ｎａｔｕｒａｌｌｙ ｌｏｗ ｓｐｒｉｎｇ ｃｏｎｓｔａｎｔ）と結合される。大きな要素の寄与によって生じるより大きな応答は、ギガヘルツの周波数範囲において動作する機械的発振器を取得するために簡単に検出される。
例示的な実施形態によれば、ビームベースの構造は、１つ以上の励起の技術に従って励起され、簡単に検出され得る高周波数発振を生じる。構造は、例えば１ＧＨｚより上で強く明確な共振周波数を示す。１つ以上の小さな要素は、大きなビームベースの構造と結合され、その結果として大きな要素からの振動出力と小さな要素からの振動出力との組み合わせは、簡単に検出され得るギガヘルツ範囲における共振周波数で相対的に大きな変位を生じる。
別の例示的な実施形態によれば、発振器の大きな要素は、ミクロンの範囲にあり、二重クランプトサスペンデッドブリッジの構造またはビームから成る。１つ以上のサブミクロン範囲の小さな要素は、二重クランプトビームに、例えば機械的結合を介して結合され、カンチレバービームとして形成される。サブミクロンカンチレバービームの自然の周波数は、所望の発振周波数にあるか、またはその近くにある。本発明の一局面によれば、小さな要素は、特定の間隔でアレイに配列され、所与の周波数における発振を促進する。
別の例示的な実施形態によれば、異なる自然な周波数を有する大きな要素および小さな要素は、互いと結合され、高周波数発振および周波数検出に適した複合構造を形成する。本発明の一局面によれば、小さな要素は、はしご型のジオメトリを形成するようにアレイに配列され得る。大きな要素と小さな要素との結合は、所定の関係、例えば弾性の関係によって達成される。大きな振幅の応答を伴う高い周波数の共振は、多くの精巧で共通のアプリケーションにおいて複合構造が用いられることを可能にする。例えば、複合構造は、モード選択式であり、それは周波数のフィルタリングおよびミキシングに有用である。複合構造は、結合された大きな要素を介して小さな要素の高い周波数の共振を増幅するようにも設計され得る。従って、電気通信産業におけるアプリケーションは、豊富である。
別の実施形態によれば、異なる通常モードを有する複合構造が提供され、該通常モードは、例えばギガヘルツの周波数で共振を示す。該複合構造における大きな要素および小さな要素は、特定の通常モードにおいて動作を取得するために特に配列される。本発明に従って考えられる構造の動作モードは、ねじれモードと、膨張モードと、せん断モードと、回転モードと、長手方向の圧縮または緩和モードとを含み得る。これらの種類の複合構造は、上述された二重クランプトビーム構造とは異なり、該二重クランプトビーム構造は、横向きの動作モードを示す。実施形態の特定の局面に従って、小さな要素のアレイは、横向きのモードを有するように配列され得、長手方向のモードを生じる中間の要素と結合され得る。中間の要素は、大きな要素と結合され得、中間の要素から伝送された長手方向のモードに基づいて、ねじれモードを生成する。
本発明の別の局面によれば、複合構造は、互いと結合して、圧縮に感応するバネ構造を有する一連のリング状構造から成る。小さな要素の高周波数モードは、大きな要素とコヒーレントに通信する。
本発明の別の局面によれば、複合構造は、非線形の応答を有し、ミックストモードの挙動の生成を可能にするように構成される。ミックストモードの挙動は、信号の上方変換および／または下方変換を可能にし、該変換において、構造は、例えば処理および分析のために、高周波数のキャリア信号をより低い周波数信号に変換する。非線形の応答は、電子ＲＦ構成要素の非線形の要素に対する類似として機械的要素の使用を説明する。非線形の複合構造は、互いと組合され得、例えば同調可能な帯域幅を有する増幅回路を作成する。複合構造は、デバイスに対する非線形の駆動との関係の、ミックストモードの挙動を可能にする。従って複合構造は、特定のモードミキシング特性を有するために同調され得、周波数の帯域の所定の周波数を含むか、または除外する。
本発明の別の例示的な実施形態によれば、複合構造は、非線形の応答を有し、所与の駆動信号に基づいて、構造に対して双安定または多安定の状態を生成する。従って、複合構造は、機械的なメモリ要素または質量センサとして用いられ得、またはセンサデバイスにおいて双安定性または多安定性を利用可能な他のアプリケーションにおいて用いられ得る。
本発明の別の例示的な実施形態に従って、複合構造の共振周波数は、適切なＤＣバイアスの適用でシフトされる。適切なＤＣバイアスの追加は、複合構造上に追加の歪みを生じさせ、共振周波数をシフトさせる結果となる。ＤＣバイアスの適用は、複合構造の特有の共振を同調するために用いられ得、例えば所定の周波数の目標を取得する。
ＤＣバイアスの適用は、複合デバイスの周波数における帯域シフトを引き起こすためにも用いられ得る。帯域シフトは、例えば、周波数の送信と受信との間のスイッチングおよび所望の帯域幅にて複合デバイスの品質係数Ｑを変調するために有用であり得る。
本発明の別の例示的な実施形態によれば、複合デバイスは、大きさ、周波数または温度に基づいた異なる動作品質を有するように構成される。複合構造で利用可能な異なる品質の１つは、量子の動的挙動であり、それは巨視的量子調波発振器（ＭＱＨＯ）の具現化を可能にする。ＭＱＨＯを具現化する周波数閾値は、およそ１ギガヘルツである。
本発明の一局面に従って、複合構造は、高周波数で大きな振幅の運動を伴って動作可能であり、量子ビットまたはキュービット、つまり量子情報ストレージの基本単位として用いるための制御可能なデバイスの研究および開発を可能にする。複合構造は、各キュービットがいくつかの異なるコンピュータ使用における状態を同時に占める能力を有するアレイに配列され得る。いくつかの並行する状態が、大量の並列計算アルゴリズム、暗号および反暗号のスキーム、および実時間における量子力学的および動的システムの研究の可能性を提供することを可能にする。
本発明の別の例示的な実施形態によれば、複合構造において提供される異なる要素は、寸法のスケールの点において非常に異なり得る。例えば、複合構造は、サブナノメートル、すなわち１０−９ｍよりも小さく、スプラミリメートル、すなわち１０−３ｍのメートル範囲の寸法スケールで要素を組み込むように形成され得る。小さな要素の集合的運動は、共振周波数を決定し、該周波数はギガヘルツまたはテラヘルツのスケール範囲であり得る。複合構造要素の集合的運動は、基本的な測定技術を介して直ちに検出可能な変位を提供する。要素ならびにその配置および大きさが、複合デバイスが動作する周波数の帯域を決定する。
本発明の別の例示的な実施形態によれば、多数の複合構造は、特定のアプリケーションにおいての利用のためのアレイに配列される。該アレイは、ばらばらで、つまり各複合構造が本質的に独立したものであり得る。あるいは、または加えて、複合構造のアレイは、位相アレイの集合、つまり各構成の複合構造が、より大きな複合構造の中間の要素を形成するように構成され得る。アレイにおける異なる複合構造の結合は、多くの技術に従って達成され得、例えば、機械的な技術、電気的な技術、電磁気的な技術、または光学的な技術である。各構成の複合構造の正確な配置は、共振信号がアレイにおける１つの複合構造から別の複合構造に通信されることを可能にする。複合構造の異なる種類が、アレイにおいて用いられ得、その結果として通信される共振信号は、異なる複合構造との間で修正または変調され得る。有利なことに、アレイにおいて隣接する複合構造は、一部の周波数範囲の重複を有する。入力信号は、位相アレイを介してコヒーレントに送信され得、位相アレイの要素によって操作され得る。例えば、位相アレイは、キャリア信号と関連する着信信号の上方変換／下方変換を行い得る。
本発明の一局面によれば、複合構造の要素は、全体的または部分的のいずれかで多くの異なるジオメトリに従って形成され得る。そのようなジオメトリは、例えば、カンチレバーと、フリーフリーブリッジと、フリークランプトブリッジと、クランプトクランプトブリッジと、ディスクと、リングと、プリズムと、シリンダーと、チューブと、球と、シェルと、バネと、ポリゴンと、ダイアフラムと、トーラスとを含む。複合構造は、共振モード周波数への励起を介して、技術を介して駆動され得、該技術には、静電気力の技術と、圧電歪みの技術と、磁気吸引の技術と、起磁力の技術と、熱膨張および縮小の技術とを含む。複合構造における振動の検出は、多くの技術によって達成され得、該技術は、静電気力技術と、圧電歪み技術と、圧抵抗歪み技術と、磁気吸引技術と、起磁力技術と、熱膨張および縮小技術と、光学技術とを含む。
本発明は、以下に、より詳細に付随の図を参照しながら記述される。
本発明は、ギガヘルツおよびテラヘルツ範囲における振動数を可能にするナノスケールの構成要素を有する機械的発振器を提供する。ナノスケールの要素は、より大きなスケール、例えばマイクロメータまたはミリメータスケール上に要素を有し得る複合構造の一部である。ナノスケールの要素は、例えば弾性のある機械的な結合を介して、より大きなスケールの要素と結合される。発振器の励起は、多くの異なる技術に従って達成され得、該技術は、機械的、静電気的、電気的、電磁的、起磁的（ｍａｇｎｅｔｏｍｏｔｉｖｅ）、圧電的および熱的な拡大または収縮を含む。複合構造は、大きな要素および小さな要素の両方に対する多くの異なるジオメトリを有し得、いくつかのバリエーションが、特定の品質に対して以下に論議される。しかし、本発明が、ギガヘルツからテラヘルツの範囲の振動数を生成する、ナノスケールの要素を有する機械的な発振器を製造するという、本発明の目的を達成するための幅広いジオメトリを考慮することは、理解されるべきである。
ここで図１および図２を参照すると、二重クランプトブリッジ構造２０が、機械的に結合されたカンチレバービーム２２とともに図示される。複合構造２０は、二重クランプトビーム２１の形状の大きな要素とカンチレバービーム２２の形状の小さな要素とで構成される。複合構造２０が励起光源に当てられてビーム２１およびカンチレバー２２の中の発振器を駆動するときには、カンチレバー２２は、ビーム２１の周波数よりもより高い周波数で発振する。
ビーム２１は、約１０．７μｍ×４００ｎｍ×２５０ｎｍの寸法を有する。ビーム２１の各々の側に、デュアル２０要素アレイの小さな要素として配列された約４０のカンチレバー２２がある。カンチレバー２０は、約５００ｎｍ×２５０ｎｍ×２５０ｎｍの寸法を有する。複合構造２０は、最上層として金の電極２５を含み、該金の電極は約８５ｎｍの厚さを有する。複合構造２０は、金の電極層２５と珪素層２７との間に挿入されるクロミウムから成る薄い５ｎｍの層２６も含み、層２５と層２７との間の電極の接着に寄与する。
複合構造２０は、多くの共振周波数を有し、該共振周波数において、複合構造２０は共振モードで動作する。共振モードの一部は、本明細書中において集合的モードと称され、フェーズロック発振の形態のカンチレバー２２からの寄与を含む。フェーズロック発振は、ビーム２１に影響し、大振幅を伴う高周波でビーム２１に共振運動を起こす。高周波数の発振は、かなり簡単に検出されるが、それはビーム２１に見られる大振幅による。高周波数を検出する能力は、高周波数の発振が望まれる多くの実際的なアプリケーションにおいて機械的発振器が有利に利用されることを可能にする。
図２は共通電極２３と結合する、アレイの構造２０の配列を図示する。各構造２０は、別個の電極２４を介して個別にアドレスされ得るか、または共通電極２３を介して共同でアドレスされ得る。代替的に、または加えて、電極２３は、別個のトレースによって構成され得、各ビーム２０が互いに分離されることを許可する。そのような実施形態によって、各構造２０は、例えば異なる電位、および異なるＤＣオフセットを有して個別にアドレスされ得る。さらに、または代替的に、１つの構造２０が、別の構造２０と並列または直列に接合され得、構造２０が、より大きな回路において回路の構成要素として機能することを可能にする。さらに、または代替的に、１つ以上の構造２０は、特定の共振周波数のような固有の特徴に対して特に同調させられ得る。
ここで図３ａ〜図３ｆを参照すると、構造２０に対する様々なモードの振動が、有限要素シミュレーション（ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ）で図示される。図示される各モードに対して算出された共振周波数が、各構造２０に対して示される。４００ＭＨｚより上の周波数を発振させるシミュレーションの実例は、小さな要素であるカンチレバー２２のフェーズロック発振を示す。カンチレバー２２のフェーズロック発振は、共振周波数の検出のために、ビーム２１、つまり大きな要素の高周波数で高振幅な運動の提供に寄与する。
ここで図４を参照すると、算出された周波数応答スペクトルのグラフ４０が図示される。図３ａ〜図３ｆに図示されるように、グラフ４０に結果として表される計算は、有限要素シミュレーションから導かれる。グラフ４０のより高い周波数範囲を見て分かるように、有意な振幅の多くの高次共振モードが、周波数生成のために利用可能である。周波数のスペクトラムもまた、グルーピング現象（ｇｒｏｕｐｉｎｇ ｐｈｅｎｏｍｅｎａ）を図示し、該現象において共振モードの異なる群が観察される。
ここで図５を参照すると、ビーム／カンチレバー構造を有する複合構造２０に基づく、測定された周波数応答スペクトラムのグラフ５０が図示される。グラフ５０は、有限要素シミュレーションにおいて取得される周波数と密接に比較する周波数における、多くの強共振ピークを図示する。１．８８ＧＨｚおよび２．３５ＧＨｚの共振モードで観察される高周波数ピークの興味深い局面は、デジタルセル方式およびワイヤレスの通信に対する能動的な周波数との近似である。
ここで図６を参照すると、グラフ６０は、図１に示されるような複合のブリッジ／カンチレバー構造に対して、約９．４ＭＨｚで強い共振周波数ピークを示す。９．４ＭＨｚの比較的低い周波数でのピークは、大きな要素であるビーム２１の基本的な横振動モードの励起に対応し、ビーム２１は、小さなアレイ要素であるカンチレバー２２の存在による大量のローディングに関連する追加の衝撃を伴う。
ここで図７を参照すると、グラフ７０は、約２．３４５６ＧＨｚの高周波数における、図１の複合のブリッジ／カンチレバー構造に対する測定された周波数応答を図示する。複合構造２０の運動から導かれる高い周波数は、高次集合的モードの振動の励起の結果であり、該高次集合的モードにおいてビーム２１およびカンチレバー２２は、協同して全般的な共振モードを達成する。上記で留意されるように、グラフ７０に図示される共振周波数のピークは、２．４ＧＨｚのワイヤレス通信標準周波数に近接し、その結果として、本発明は、電気通信産業に容易に適用できる。
ここで図８および図９ａ〜図９ｂを参照すると、ダイアグラム８０は、結合された発振器構造９２の対称的なモードと反対称的なモードとの間の関係を図示する。ダイアグラム８０のグラフ８２に図示されるように、結合された発振器構造は、バンドパスフィルタを形成するように同調され得る。図９ａ〜図９ｂは、フレキシブルブリッジ９１と接合される二重クランプト結合ビーム９２を図示する。図９ａは、反対称的なモード９５を表し、該モードにおいて二重クランプトビーム９６および９７は、互いに同調せずに発振している。図９ｂは、対称的なモード９４を表し、該モードにおいて二重クランプトビーム９６および９７は、互いに同調して発振する。２つの異なるモード、つまり対称的なモード９４と反対称的なモード９５とは、複合構造９２の寸法とブリッジ９１のバネ定数との調整によって同調され得る組み合わせで周波数範囲を表す。対称的なモード９４と反対称的なモード９５との周波数は、著しく特徴付けられたブリッジの追加によっても同調され得、バンドパス周波数の設計と配置とをイネーブルにする。従って、はしご型のジオメトリを伴う単一構造は、ギガヘルツ発振器における大きな要素および小さな要素の集合的動作を介して生成される、より高い共振モードを増幅し得るデバイスを製作するために用いられ得る。周波数領域における対称的および反対称的なモードの相対的な近接は、効果的なバンドパスフィルタを確立する。パスバンドの形は、大きな要素および／または小さな要素アレイの追加によって改変され得、例えばより平らなパスバンドおよびより効果的なフィルタを取得する。ブリッジ９１のような、結合または中間の要素は、大きな要素と小さな要素との間の相互作用に影響を及ぼす傾向があり、信号忠実度の増幅および応答における増加を可能にする。結合または中間の要素はまた、機械的ミキシングを示し、該ミキシングにおいて、大きな要素は、２つ以上の異なる周波数でインプットから和および差の信号を生成する。所定の関係における大きな要素および小さな要素の正確な結合は、フィルタを設計する固有の方法と、高い精度および再現性を伴ってギガヘルツの範囲で動作するナノスケールのデバイスを有するミキサとを提供する。
ここで図１０を参照すると、構造１００ａおよび１００ｂは、二重クランプトビーム１０１〜１０４と小さな要素１０５〜１０８とを伴ってはしご型のジオメトリを有する。小さな要素１０５〜１０８は、例えばはしご型のジオメトリのような特定のジオメトリで大きな要素１０１〜１０４と結合するアレイの形状である。構造１００ａおよび１００ｂは、大きな要素１０１〜１０４と小さな要素１０５および１０７とのそれぞれの結合による固有の周波数応答スペクトラムを有する。この点において、小さな要素１０５および１０７は、大きな要素１０１〜１０４の間で振動情報を通信する中間の要素と考えられる。構造１００ａのためのカンチレバーの不足は、カンチレバー１０６および１０８を有する構造１００ｂと比較すると、非常に異なる周波数応答を生じる。上述されたように、構造１００ａおよび１００ｂの大きな要素および小さな要素は、作り変えられ得、特定の周波数応答スペクトラムを提供し、共振の対称的および反対称的なモードを生じる。共振の対称的および反対称的なモードは、高周波数バンドパスフィルタを形成するために活用され得る。
ここで図１１を参照すると、代替的なジオメトリが、構造１１０ａおよび１１０ｂとして、大きな要素１１１および１１２をリングの形状で伴って図示される。高周波数カンチレバー１１３〜１１５のアレイが、小さな要素としてリング１１１および１１２の周りに配置され、発振の集合的モードを生じることに寄与する。構造１１０ａおよび１１０ｂは、カンチレバー１１３〜１１５からの集合的な横振動モードを有するリング共振器を形成し、該カンチレバー１１３〜１１５は、大きなリング要素１１１および１１２で高周波数応答を生成する。横振動から生じる高周波数応答は、ねじれ、たわみ、膨張、またはリング構造１１１および１１２によって許可される他のあらゆる種類の通常モード応答から導かれ得る。
リング構造１１０ａおよび１１０ｂのような一連のリング構造は、例えば圧縮に感応するバネ構造とともに結合され得る。そのような結合で、小さな要素の高周波数モードが、大きな要素および結合した構造とコヒーレントに通信し得る。上述されたように、結合した構造は、非線形応答を示し、該応答において、応答の対称的および反対称的なモードは、例えば増幅、フィルタリングまたはミキシングに用いる特定の周波数スペクトラムを生成する。
ここで図１２を参照すると、複合構造１２０に対する別のジオメトリが図示される。複合構造１２０は、１つより多いスケールサイズを有する要素の使用を図示し、特定の周波数特性を有する発振器を形成する。複合構造１２０は、自由懸垂式ビーム（ｆｒｅｅｌｙ ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ ｂｅａｍ）１２２および１２３を含み、それぞれがブリッジ要素１２４および１２５によってサポートされる。カンチレバー１２６および１２７は、ビーム１２２および１２３と接合され、該ビームは、中間要素として機能し、特定の発振応答をメインの二重クランプトビーム１２１に結合させる。複合構造１２０は、このように特定の周波数特性を示し、該周波数特性は、大きな要素および小さな要素の寸法、およびビーム１２２、１２３またはブリッジ１２４および１２５の特徴に基づいて作り変えられ得る。
ここで図１３を参照すると、複合構造１３０に対する別のジオメトリが図示される。複合構造１３０は、異なるスケールサイズおよび異なる振動モードの形の要素で形成される。リング１３１および１３２は、複合構造１３０において大きな要素として機能し、スポーク１３３および１３４はリング１３１および１３２を互いに結合させ、かつ、より大きなスケール要素として形成される中央ハブ１３５と結合させる。複合構造１３０は、多くの振動モードを提供し、それらには、長手、横、たわみ、膨張、回転およびねじれのモードの組み合わせを含む。再び、複合構造１３０の構成要素は、非線形応答を有し、増幅、フィルタリング、およびミキシングの適用における使用と特定の周波数範囲とに対称的および反対称的なモードを生じるように設計され得る。
ここで図１４を参照すると、本発明に従って複合構造を組み込む、スキャニングプローブ顕微鏡検査法（ＳＰＭ）の先端の図１４０が示される。複合構造１４２は、固定式サポート１４４の末端部１４３に位置し、複合構造１４２は、表面のスキャンの間にトポロジおよび他の情報を回復するために結合される。極小でシャープな先端１４５は、複合構造１４２と結合される。先端１４５が研究対象の表面に近づけられるにつれて、原子および磁気などの関連する力が、先端１４５をそらさせる。複合構造１４２は、集合的モードの共振周波数で励起され、周波数変化に基づいて、振れ情報を回復し得る。複合構造１４２は、研究対象のサンプル表面の全域でラスタースキャンされ、その結果として、ナノセカンドのスキャンスピードが可能となる。この技術は、原子間力顕微鏡検査法（ＡＦＭ）および磁気力顕微鏡検査法（ＭＦＭ）において適用され得る。先端１４５が研究対象の表面からほんの数ナノメートルの距離であるときに、サポート１４４は、研究対象となるべき表面上をスキャンする、音叉のように動作する。先端１４５の振れは、表面をマップするために用いられ、本発明に従って提供される複合構造発振器の簡潔性および直接的な適用性によって、高速で達成され得る。前のバリエーションのＳＰＭデバイスおよびその技術は、キロヘルツ範囲の共振周波数を有する音叉デバイスを用いた。本発明による複合構造１４２は、音叉構造の作成に寄与し、該音叉構造において、極小な先端１４５に対する振動のサポートが、複合構造１４２によって提供される。結果として生じる音叉構造は、ギガヘルツ範囲で動作し得るので、スキャニングスピードは、現在利用可能なものよりも数段速い。
ここで図１５を参照すると、グラフ１５０は、印加されたＤＣ電圧の共振周波数に対する衝撃を図示する。グラフ１５０から分かり得るように、本発明による複合構造に印加されるＤＣバイアスは、特定の方向および特定の角度に共振周波数をシフトさせる傾向がある。グラフ１５０に図示される周波数応答曲線は、複合構造としての単純な二重クランプトビームから導かれる。しかし、適用されたＤＣバイアスの同一効果が、様々な複合構造ジオメトリにおいて得られ、広範囲の周波数に渡って共振周波数モードの制御可能なチューニングを可能にする。適切な大きさにされたＤＣバイアスの適用は、複合構造にさらなる歪みを提供し、それに応じて共振周波数はシフトされる。複合構造の共振周波数は、従って所定の周波数標的と対応するように同調され得る。
ＤＣバイアスの適用または除去は、例えば周波数の送信から受信へと、デバイスにシフトすることに用いられ得る。加えて、または代替的に、ＤＣバイアスの適用は、所望の帯域幅内におけるデバイスの品質係数を変調するために用いられ得る。例えば、適用されたＤＣバイアスの大きさおよび極性は、発振複合構造を動的に同調するために用いられ得、高い精度を有する所与の周波数に従う。別の例として、ＤＣバイアスは、所望の帯域幅内におけるデバイスの品質係数を変調するために用いられ得る。
ここで図１６を参照すると、アレイ１６０の中にある複合構造１６２が図示される。複合構造１６２は、独立し得るか、例えば位相または逆位相モードにおいて調和して動作するように配置され得る。１つ以上の複合構造１６２が独立しているときには、別個にアクセスされ、励磁され、測定される。１つ以上の複合構造１６２が調和して動作される場合には、複合構造１６２の間の関係は、調和または同期した動作を可能にし、該動作において、複合構造１６２は、対応する関連した複合構造１６２の動作および特性に依存する。例えば、位相アレイにおいて、複合構造１６２は、互いの間で特定の分離および結合を有し、その結果として、複合構造１６２上で経験される活動または現象は、隣接する複合構造１６２に通信される。位相アレイは、全体の構成要素となる各複合構造１６２を、アレイ１６０のようなより大きな複合構造の中間の要素として効果的に機能させる。全体の構成要素となる複合構造１６２は、効果的に互いと結合され、アレイを介して振動情報を通信する。複合構造１６２の結合は、例えば機械的な結合、電気的な結合、電磁気的な結合または容量性の結合であり得る。アレイは、電気的、電磁気的または光の信号のような信号を生成し、フィルタし、受信し、または増幅するように構成され得る。全体の構成要素となる複合構造１６２の精密な配置は、各複合構造１６２からの共振信号が、隣接する複合構造１６２にコヒーレントに通信されることを可能にし、所与の周波数または周波数の範囲で信号を伝播する。アレイ１６０における複合構造１６２は、全く同じである必要はなく、通常は周波数が重複し、アレイを介して信号を送信し、潜在的に異なる周波数を介する。例えば、位相アレイは、信号を送信するために用いられ得、または入ってくる信号に対して上方変換または下方変換し得、キャリア信号を生じるか、またはその逆を行う。
ここで図１７を参照すると、位相アレイ１７０の別の実施形態が図示される。アレイ１７０は、ビーム１７２の形状の大きな要素を含む。ビーム１７２は、一端において固定され、別の一端において互いと接合される。アレイ１７０に従った構造を用いて、いずれか１つの複合構造１７２における発振による振動は、他方の複合構造１７２に通信され、その逆も行われる。アレイ１７０は、外部の刺激に対してより感応し、例えば、比例してより強いキャリア信号を生じ得る。複合構造のアレイは一種類の構造、方向または面に限定されるのではなく、信号の通信または外部の刺激に対する応答のために複数の方向においてアクティブパスウェイを有するように構成され得ることが明確であるべきである。
本発明によるデバイスは、シリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）を含む、半導体産業から採用される多くの技術に従って製作され得る。複合構造は、エレクトロンビームソースを用いるリトグラフィック技術を介して定義され得る。フォトリトグラフィーもまた、適切な精密度および所望のデバイス寸法を得るために用いられ得、特に、さらに最近のディープ−ＵＶソースおよびマスク技術が用いられる場合に当てはまる。構造の定義および構造の解放は、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）、フッ化水素酸（ＨＦ）ウェットエッチおよび臨界点乾燥法を介する例示的な実施形態に従って達成される。これらの製造ステップは、半導体産業の中において確立され、それによって本発明に従ったデバイスは、容易に、多大な出費を伴わずに構成され得る。本発明に従ったデバイスの製造に用いられる材料は、純金属、金属性合金、および代替的な半導体組成物であり、該半導体組成物は、炭化珪素（ＳｉＣ）、ダイアモンド、金属／半導体化合物など、またはそれらの組み合わせを含む。水晶または関連する他の材料もまた、圧電性作動および検出のために用いられ得る。
図１に図示されるような複合構成の寸法は、珪素で構成される場合には、例示的な実施形態において、およそ長さ１０．７μｍ、幅４００ｎｍである。中央ビームの両側にあるカンチレバーのアレイは、長さ５００ｎｍおよび幅２００ｎｍの寸法を有し、全体的な構造の厚さは、およそ２４５ｎｍである。デバイスは、厚さが約１８５ｎｍの珪素の層と、厚さが約６０ｎｍで電極としての役目をする熱的に蒸発した金の層とを含む。
本発明によるデバイスには多くのアプリケーションがあり、以下に、そのいくつかが論じられる。本発明によるデバイスが直ちに適応可能な一例は、ＲＦのルータまたはスイッチに対してである。別のアプリケーションは、キャリア信号の受信および該信号の吸収または処理、および１つ以上の方向における信号の再承認に向けられる。本発明によるデバイスは、非常に小さい大きさで、高い忠実度を有し、その結果として、相当数のデバイスが一緒に用いられ得、信頼性のある通信信号を非常に制限された空間に生成する。該デバイスは、本質的に機械的であるので、本発明は、空間通信デバイスのために適しており、該空間通信デバイスは、有用な寿命の間に、一般的には多大な量の物理的および放熱のストレスを受ける。構成要素の電気的性質に頼らないデバイス、例えば本発明による機械的なデバイスは、一般的に熱、電磁気、放熱および加速による衝撃に対してより弾力がある。
本発明によるデバイスに対する別の広範囲に渡る適用は、マグネティックプラッタハードドライブのための読み取り／書き込みヘッドに対してである。ハードドライブの読み取り／書き込みスピードが決定されるのは、プラッタの表面上の磁区における変化を受け入れる、ヘッドの能力による。本発明によるデバイスは、顕著に向上したスピードでの磁区の検出を可能にし、現存のデバイスよりもかなりの速さの読み取り／書き込みのスピードを可能とする。
本発明の実施形態によれば、複合構成は、非線形応答を強制させられるか、または非線形応答を有するように設計され、混合モード挙動を生成する。非線形の複合構造は、信号の上方変換または下方変換を示し、高周波数のキャリア信号は、処理および解析のための低周波数に変換されるか、またはその逆が行われる。非線形の要素が電気的なＦＲ回路に用いられて、上方下方の変換を得てきたが、本発明は機械的な具現化を提供し、同一の結果を生み出す。非線形の複合構造はまた、同調可能な帯域幅を有する増幅器回路としての使用に適している。モードが混合される度合いは、該デバイスの非線形ドライブに関連しており、その結果として、所定の周波数または周波数の帯域を含むか、または除外するかのためのモードミキシングの同調は、容易に達成される。
非線形応答を伴う複合構造もまた、双安定性または多安定性を示す動作条件を可能にする。従って、複合構造は、機械的メモリ要素、質量センサまたは双安定モードを利用する他に確立されたインプリメンテーションとして用いられ得る。双安定性または多安定性は、集合的モードにおいて取得され得、その結果として、そのような要素は、１ＧＨｚより上の周波数で動作し得る。
本発明に従って、複合構造は、アンテナのようなデバイスの形態を取り得るか、アンテナのようなデバイスとして動作され得る。つまり、複合構造は、敏感であるか、または能力があり、確立されたアンテナ設計基準に従って特定の周波数または周波数範囲を生成する。従って、複合構造は、既知の任意の種類のアンテナ形状、例えば上記に記述および図示されたようなアンテナ形状を取り得る。
複合構造は、大きさ、周波数または温度に関連する特定の状況の下で量子の動的挙動を証明する能力を有する。例えば、いわゆる巨視的量子調波発振器（ＭＱＨＯ）を具現化するという基本的な目標は、共振周波数を確立しており、その結果として、各モードｈｆ内のエネルギーは、デバイスｋＢＴの熱エネルギーと同等であるか、またはそれよりも少ない。ここで、ｈはプランク定数であり、ｆは共振周波数であり、ｋＢはボルツマン定数であり、Ｔは温度である。４８ｍＫの温度に対して、この閾値は、周波数が１ＧＨｚのときに達せられる。本発明による複合構造によって可能となる高い周波数の大きな振幅の運動を用いて、量子ビット（キュービット）、つまり量子情報ストレージの基本的単位として用いられ得る制御可能なデバイスを開発することが可能である。キュービッドのアレイは、１度にいくつかの異なる計算の状態を占有する能力を有し、大規模に並列した計算アルゴリズム、例外的な暗号および反暗号スキーム、および実時間における量子力学および動的システムを研究する能力を可能にする。
本発明による複合構造の励起は、多くの異なる技術を介して達成され得、該技術には、静電力と、圧電歪みと、磁力と、起磁力と、熱駆動拡大および縮小とを含む。発振器の振幅を感知する技術は、静電力と、圧電歪みと、圧電抵抗歪みと、磁力と、起磁力と、熱駆動拡大性および熱駆動縮小性と、光学技術とを必要とし得る。複合構造の形によって、振動の共振は、ねじれ、横向き、せん断、長手方向の圧縮および緊張、膨張、回転、またはたわみのモードの形状を取り得る。複合構造は、珪素、ダイアモンド、水晶、砒化ガリウム（ＧａＡｓ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化珪素（ＳｉＮ）、純金属、バイメタルストリップ、異質半導体、および２つ以上の半導体材料の金属組成物および異質組成物から成り得る。複合構造のジオメトリは、任意の種類のアンテナのジオメトリ、およびカンチレバーと、フリーフリーブリッジと、フリークランプトブリッジと、クランプトクランプトブリッジと、ディスクと、リングと、プリズムと、シリンダーと、チューブと、球と、シェルと、バネと、ポリゴンと、ダイアフラムと、トーラスとを含む。任意の大きな、小さなまたは中間の要素が、同一または異なるジオメトリの、全体または一部のどちらかを構成し得る。加えて、いくつかの異なる種類の幾何学的な複合構造は、一緒に結合され得、特定の共振モード応答を取得する。
上述のスイッチングシステムの改変および変更が、本明細書に開示される発明の概念から逸脱することなくなされ得ることが、当業者によってさらに認識される。従って、本発明は、限定して考察されるべきではなく、付随の特許範囲の請求の範囲および精神によってのみ限定されるべきである。
図１は、本発明の実施形態のマイクログラフである。 図２は、２次元アレイにおける複合構造の集合のマイクログラフである。 図３ａ〜ｆは、異なる周波数で駆動される複合構造のシミュレーションの透視図である。 図４は、本発明による複合構造に対する計算された周波数応答スペクトラムのグラフである。 図５は、本発明による複合構造に対する測定された周波数応答スペクトラムのグラフである。 図６は、本発明による複合構造の測定された周波数応答のグラフである。 図７は、本発明による複合構造の測定された周波数応答のグラフである。 図８は、バンドパスフィルタとして構成された複合構造の異なるモード間の関係を示すダイアグラムである。 図９ａ〜ｂは、本発明による非線形の複合構造の、いくつかのシミュレーションの透視図である。 図１０は、本発明の例示的な実施形態に従った、２つの多要素構造の平面図である。 図１１は、本発明の例示的な実施形態に従った、２つの複合構造のリングジオメトリの平面図である。 図１２は、本発明の例示的な実施形態に従った、中間要素を有する複合構造のジオメトリの平面図である。 図１３は、本発明の別の例示的な実施形態に従った、複合構造のジオメトリの平面図である。 図１４は、本発明による顕微鏡検査法におけるアプリケーションに用いるプローブのダイアグラムである。 図１５は、本発明による複合構造の共振周波数に対するＤＣバイアスの適用の効果を示すグラフである。 図１６は、本発明の例示的な実施形態に従った、複合構造のアレイの平面図である。 図１７は、本発明の別の例示的な実施形態に従った、複合構造のアレイの平面図である。

Claims (37)

  1. 機械的発振器であって、該発振器は、
    第１の振動構造を形成する大きな要素と、
    該大きな要素と結合されたサポートであって、該大きな要素を懸垂し、該大きな要素が発振することを可能にする、サポートと、
    該大きな要素と結合され、第２の振動構造を形成する小さな要素と、
    集合的共振モードの発振周波数であって、振動するように励起されたときに、該大きな要素および小さな要素の協働を介して達成される、発振周波数と
    を備え、
    該小さな要素は、サブミクロン範囲において広い外径寸法を有する、発振器。
  2. 前記集合的モードの発振は、メガヘルツの上部周波数を有する、請求項１に記載の発振器。
  3. 前記大きな要素を懸垂する別のサポートをさらに備え、該大きな要素は、二重クランプトビームである、請求項１に記載の発振器。
  4. 前記小さな要素は、前記大きな要素と弾力があるように結合されるカンチレバービームである、請求項１に記載の発振器。
  5. 前記小さな要素は、前記二重クランプトビームと弾力があるように結合されるカンチレバービームである、請求項３に記載の発振器。
  6. １つ以上の大きな要素または小さな要素と結合され、前記発振器の発振によって生成される信号を通信するように動作可能な電極をさらに備える、請求項１に記載の発振器。
  7. 前記電極は、前記発振器の発振によって生成される電気信号が通信することを可能にする、請求項６に記載の発振器。
  8. 前記発振器の励起を可能にするように寄与するのに適切な、該発振器における材料と該材料の配置をさらに含み、該励起は、電気容量性の励起と、光学性の励起と、圧電性の励起と、圧電抵抗性の励起と、起磁力性の励起と、磁気性の励起とから成る群から選択される、請求項１に記載の発振器。
  9. 前記発振器は、珪素、ダイアモンド、水晶、ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＳｉＣ、ＳｉＮ、純金属、バイメタリックストリップ、異質半導体および金属組成物、複数の半導体材料の異質組成物、または上記の組み合わせから成る群から選択される材料から成る、請求項１に記載の発振器。
  10. 前記大きな要素と小さな要素との間に挿入される中間の要素をさらに備える、請求項１に記載の発振器。
  11. 複数の大きな要素をさらに備える、請求項１に記載の発振器。
  12. 前記大きな要素の一部は、カンチレバーと、フリーフリーブリッジと、フリークランプトブリッジと、クランプトクランプトブリッジと、ディスクと、リングと、プリズムと、シリンダーと、チューブと、球と、シェルと、バネと、ポリゴンと、ダイアフラムと、トーラスとから成る群から選択されるジオメトリをさらに含む、請求項１に記載の発振器。
  13. 前記小さな要素の一部は、カンチレバーと、フリーフリーブリッジと、フリークランプトブリッジと、クランプトクランプトブリッジと、ディスクと、リングと、プリズムと、シリンダーと、チューブと、球と、シェルと、バネと、ポリゴンと、ダイアフラムと、トーラスとから成る群から選択されるジオメトリをさらに含む、請求項１に記載の発振器。
  14. 前記中間の要素の一部は、カンチレバーと、フリーフリーブリッジと、フリークランプトブリッジと、クランプトクランプトブリッジと、ディスクと、リングと、プリズムと、シリンダーと、チューブと、球と、シェルと、バネと、ポリゴンと、ダイアフラムと、トーラスとから成る群から選択されるジオメトリをさらに含む、請求項１０に記載の発振器。
  15. 前記共振モードは、ねじれの振動と、横向きの振動と、せん断の振動と、長手方向の圧縮または緊張の振動と、膨張の振動と、回転の振動とから成る群から選択される振動の種類をさらに含む、請求項１に記載の発振器。
  16. 多くの相互接続された構成要素を含む回路であって、該構成要素のうちの１つ以上は、請求項１に記載の発振器である、回路。
  17. 前記回路は、電気的な回路と、機械的な回路と、磁気的な回路と、光学的な回路と、電気機械的な回路とから成る群から選択される、請求項１６に記載の回路。
  18. 発振器のアレイであって、１つ以上は、請求項１に記載の前記発振器である、アレイ。
  19. 前記発振器は、位相アレイを形成するように相互に関係する、請求項１８に記載のアレイ。
  20. 前記発振器と結合され、該発振器にＤＣバイアスを印加するＤＣバイアスソースをさらに備える、請求項１に記載の発振器。
  21. 前記発振器と結合され、前記電極にＡＣ電流を印加するＡＣ電流ソースをさらに備える、請求項７に記載の発振器。
  22. ＤＣバイアスが、ＤＣバイアスソースから印加されるときに、シフトされた集合的共振モードの発振周波数をさらに備える、請求項２０に記載の発振器。
  23. 前記発振器が、所定の状況の下で励起されるときに、非線形応答を取得するための前記大きな要素および小さな要素の配置をさらに備える、請求項１に記載の発振器。
  24. 前記発振器が、所定の状況の下で励起されるときに、多安定の応答を生じる前記大きな要素および小さな要素の配置をさらに備える、請求項１に記載の発振器。
  25. 前記発振器周波数は、約１ｋＨｚから約１ＴＨｚの範囲内にある、請求項１に記載の発振器。
  26. スキャンされた表面の特性を感知する、スキャニングプローブ顕微鏡検査法デバイスであって、振動サポートと結合されたプローブチップを備え、該振動サポートは、請求項１に記載の前記発振器である、デバイス。
  27. 高周波数の信号を生成する方法であって、該方法は、
    サポートから懸垂される大きな要素と、該大きな要素と結合したサブミクロンの小さな要素とを有する機械的な発振構造に励起駆動を適用し、該機械的な発振構造に発振を生じることと、
    該発振を感知して高周波数の信号を生じることと
    を包含する、方法。
  28. 励起を適用することは、静電力性の励起と、圧電歪み性の励起と、磁力性の励起と、起磁力性の励起と、熱拡大性および熱縮小性の励起とからなる群から選択される励起の種類を利用することをさらに包含する、請求項２７に記載の方法。
  29. 感知することは、静電力性の検出と、圧電歪み性の検出と、圧電抵抗歪み性の検出と、磁力性の検出と、起磁力性の検出と、熱拡大性および熱縮小性の検出と、光学技術性の検出とから成る群から選択された検出の種類をさらに包含する、請求項２７に記載の方法。
  30. 前記機械的な構造の振動は、ねじれの振動、横向きの振動、せん断の振動、長手方向の圧縮または緊張の振動、膨張の振動、または回転の振動とから成る群から選択された種類である、請求項２７に記載の方法。
  31. 前記１つの機械的発振構造と関連する別の機械的発振構造に励起を適用し、コヒーレントな機械的な発振構造の協同のアレイを生じる、請求項２７に記載の方法。
  32. 励起を適用することは、ＡＣ電流を前記機械的な発振構造に印加することをさらに包含する、請求項２７に記載の方法。
  33. 前記機械的な発振構造にＤＣバイアスを印加し、集合的共振モードの発振周波数をシフトさせることをさらに包含する、請求項２７に記載の方法。
  34. 励起を適用することは、前記機械的な発振構造において非線形応答を生じることをさらに包含する、請求項２７に記載の方法。
  35. 励起を適用することは、前記機械的な発振構造において多安定の応答を生じることをさらに包含する、請求項２７に記載の方法。
  36. 量子力学的な挙動のしるしを生じることをさらに包含する、請求項２７に記載の方法。
  37. 前記励起駆動を適用することは、約１ｋＨｚから約１ＴＨｚの範囲における発振周波数を生じることをさらに包含する、請求項２７に記載の方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009212888A (ja) * 2008-03-05 2009-09-17 Seiko Epson Corp 静電振動子及びその使用方法
JP2014200091A (ja) * 2009-02-27 2014-10-23 コミサリア ア レネルジー アトミック エ オ ゼネルジー アルテルナティブＣｏｍｍｉｓｓａｒｉａｔ Ａｌ’Ｅｎｅｒｇｉｅ Ａｔｏｍｉｑｕｅ Ｅｔ Ａｕｘ Ｅｎｅｒｇｉｅｓａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅｓ トランジスタベースのマイクロメータ又はナノメータ共振装置
JP2017531947A (ja) * 2014-10-03 2017-10-26 テクノロギアン トゥトキムスケスクス ヴェーテーテー オイ 温度補償された複合共振器
JP2021513774A (ja) * 2018-02-08 2021-05-27 キョーセラ ティキティン オーユーＫｙｏｃｅｒａ Ｔｉｋｉｔｉｎ Ｏｙ Ｍｅｍｓ共振器の構成

Families Citing this family (68)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101103515B (zh) 2005-01-07 2010-10-13 波士顿大学托管委员会 纳米机械振荡器
US20110068834A1 (en) * 2005-01-07 2011-03-24 Trustees Of Boston University Electro-mechanical oscillating devices and associated methods
WO2008036845A2 (en) * 2006-09-20 2008-03-27 Trustees Of Boston University Nano electromechanical integrated-circuit bank and switch
WO2008036830A2 (en) * 2006-09-20 2008-03-27 Trustees Of Boston University Nano electromechanical integrated-circuit filter
JP2008103777A (ja) * 2006-10-17 2008-05-01 Ritsumeikan マイクロメカニカル共振器
FR2910742B1 (fr) * 2006-12-22 2009-05-01 Commissariat Energie Atomique Oscillateur mecanique forme d'un reseau d'oscillateurs elementaires
KR101336962B1 (ko) * 2007-06-01 2013-12-04 삼성전자주식회사 복합 구조의 빔을 이용한 나노 공진기
FR2920754B1 (fr) * 2007-09-07 2010-06-18 St Microelectronics Sa Micro systeme comprenant une poutre deformable par flexion et procede de fabrication
WO2009048468A1 (en) * 2007-10-11 2009-04-16 Sand 9, Inc. Signal amplification by hierarchal resonating structures
WO2009110442A1 (ja) * 2008-03-04 2009-09-11 三洋電機株式会社 共振器および共振器アレイ
US7990229B2 (en) 2008-04-01 2011-08-02 Sand9, Inc. Methods and devices for compensating a signal using resonators
US8410868B2 (en) 2009-06-04 2013-04-02 Sand 9, Inc. Methods and apparatus for temperature control of devices and mechanical resonating structures
US8044736B2 (en) 2008-04-29 2011-10-25 Sand9, Inc. Timing oscillators and related methods
US8476809B2 (en) 2008-04-29 2013-07-02 Sand 9, Inc. Microelectromechanical systems (MEMS) resonators and related apparatus and methods
US8044737B2 (en) * 2008-04-29 2011-10-25 Sand9, Inc. Timing oscillators and related methods
JP4690436B2 (ja) * 2008-05-01 2011-06-01 株式会社半導体理工学研究センター Ｍｅｍｓ共振器、ｍｅｍｓ発振回路及びｍｅｍｓデバイス
US20110187297A1 (en) * 2008-07-22 2011-08-04 Trustees Of Boston University Switching devices and related methods
US8111108B2 (en) 2008-07-29 2012-02-07 Sand9, Inc. Micromechanical resonating devices and related methods
US20100155883A1 (en) * 2008-10-31 2010-06-24 Trustees Of Boston University Integrated mems and ic systems and related methods
US8689426B2 (en) 2008-12-17 2014-04-08 Sand 9, Inc. Method of manufacturing a resonating structure
WO2010077313A1 (en) 2008-12-17 2010-07-08 Sand9, Inc. Mechanical resonating structures including a temperature compensation structure
EP2377244A4 (en) 2008-12-17 2013-09-18 Sand 9 Inc MULTI-PORT MECHANICAL RESONANT DEVICES AND RELATED METHODS
US8456250B2 (en) * 2009-02-04 2013-06-04 Sand 9, Inc. Methods and apparatus for tuning devices having resonators
US8319566B2 (en) 2009-02-04 2012-11-27 Sand 9, Inc. Methods and apparatus for tuning devices having mechanical resonators
US8395456B2 (en) 2009-02-04 2013-03-12 Sand 9, Inc. Variable phase amplifier circuit and method of use
WO2010110918A1 (en) 2009-03-26 2010-09-30 Sand9, Inc. Mechanical resonating structures and methods
WO2010114602A1 (en) 2009-03-31 2010-10-07 Sand9, Inc. Integration of piezoelectric materials with substrates
US9048811B2 (en) 2009-03-31 2015-06-02 Sand 9, Inc. Integration of piezoelectric materials with substrates
US8174170B1 (en) 2009-05-13 2012-05-08 Sand 9, Inc. Methods and apparatus for mechanical resonating structures
US8623451B2 (en) * 2009-11-10 2014-01-07 Georgia Tech Research Corporation Large-scale lateral nanowire arrays nanogenerators
CN102101636B (zh) * 2009-12-16 2012-08-22 财团法人工业技术研究院 共振器与周期性结构
US8704604B2 (en) 2009-12-23 2014-04-22 Sand 9, Inc. Oscillators having arbitrary frequencies and related systems and methods
US8736388B2 (en) * 2009-12-23 2014-05-27 Sand 9, Inc. Oscillators having arbitrary frequencies and related systems and methods
US8604888B2 (en) 2009-12-23 2013-12-10 Sand 9, Inc. Oscillators having arbitrary frequencies and related systems and methods
WO2011109382A1 (en) 2010-03-01 2011-09-09 Sand9, Inc. Microelectromechanical gyroscopes and related apparatus and methods
WO2011133682A1 (en) 2010-04-20 2011-10-27 Guiti Zolfagharkhani Microelectromechanical gyroscopes and related apparatus and methods
WO2012040043A1 (en) 2010-09-20 2012-03-29 Sand9, Inc. Resonant sensing using extensional modes of a plate
US9031266B2 (en) 2011-10-11 2015-05-12 Infineon Technologies Ag Electrostatic loudspeaker with membrane performing out-of-plane displacement
US9383208B2 (en) 2011-10-13 2016-07-05 Analog Devices, Inc. Electromechanical magnetometer and applications thereof
US9715107B2 (en) * 2012-03-22 2017-07-25 Apple Inc. Coupling schemes for gimbaled scanning mirror arrays
US8896188B2 (en) 2012-04-11 2014-11-25 Sand 9, Inc. Resonator electrodes and related methods and apparatus
US9299910B1 (en) 2012-05-17 2016-03-29 Analog Devices, Inc. Resonator anchors and related apparatus and methods
CN102931878B (zh) * 2012-10-26 2015-01-21 北京理工大学 一种多悬臂宽频mems压电俘能器
US9954513B1 (en) 2012-12-21 2018-04-24 Analog Devices, Inc. Methods and apparatus for anchoring resonators
US9634227B1 (en) 2013-03-06 2017-04-25 Analog Devices, Inc. Suppression of spurious modes of vibration for resonators and related apparatus and methods
JP2014212409A (ja) * 2013-04-18 2014-11-13 セイコーエプソン株式会社 Ｍｅｍｓ振動子、電子機器、及び移動体
JP5529328B1 (ja) * 2013-09-04 2014-06-25 株式会社トライフォース・マネジメント 発電素子
CN103762892B (zh) * 2014-01-17 2016-01-27 哈尔滨工程大学 一种基于扭振带隙的声子晶体发电装置
US9784838B1 (en) 2014-11-26 2017-10-10 Apple Inc. Compact scanner with gimbaled optics
US9835853B1 (en) 2014-11-26 2017-12-05 Apple Inc. MEMS scanner with mirrors of different sizes
US9798135B2 (en) 2015-02-16 2017-10-24 Apple Inc. Hybrid MEMS scanning module
US9703096B2 (en) 2015-09-30 2017-07-11 Apple Inc. Asymmetric MEMS mirror assembly
US9897801B2 (en) 2015-09-30 2018-02-20 Apple Inc. Multi-hinge mirror assembly
US9966966B2 (en) 2016-01-20 2018-05-08 Uchicago Argonne, Llc Nonlinearity induced synchronization enhancement in mechanical oscillators
US9680414B1 (en) 2016-02-12 2017-06-13 Uchicago Argonne, Llc Frequency and amplitude stabilization in MEMS and NEMS oscillators
CN106353702B (zh) * 2016-09-14 2018-11-13 广东顺德中山大学卡内基梅隆大学国际联合研究院 一种基于面内伸缩模态谐振器的mems磁场传感器及制备方法
US10488652B2 (en) 2016-09-21 2019-11-26 Apple Inc. Prism-based scanner
US10800649B2 (en) 2016-11-28 2020-10-13 Analog Devices International Unlimited Company Planar processing of suspended microelectromechanical systems (MEMS) devices
CN107395151B (zh) * 2017-06-08 2020-04-24 东南大学 一种压阻式金硅复合纳米梁谐振器及其制作方法
DE102017217009B3 (de) 2017-09-26 2018-07-19 Robert Bosch Gmbh MEMS-Vorrichtung sowie entsprechendes Betriebsverfahren
KR102086230B1 (ko) * 2018-06-26 2020-03-06 한국과학기술원 굴절률 및 스트레인의 주기적 동시변화를 이용한 공진기와 전하구속 구조 일체형 주기성 다리 구조 및 그 제조 방법
US10843920B2 (en) 2019-03-08 2020-11-24 Analog Devices International Unlimited Company Suspended microelectromechanical system (MEMS) devices
CN110504354A (zh) * 2019-07-16 2019-11-26 电子科技大学 基于反铁磁性材料的纳米太赫兹波振荡器阵列及制备方法
US11604347B2 (en) 2019-08-18 2023-03-14 Apple Inc. Force-balanced micromirror with electromagnetic actuation
US11189435B2 (en) 2019-12-10 2021-11-30 International Business Machines Corporation Switch device facilitating frequency shift of a resonator in a quantum device
US20230057869A1 (en) * 2020-01-13 2023-02-23 King Abdullah University Of Science And Technology Resonant frequency-based magnetic sensor at veering zone and method
CN111351553B (zh) * 2020-03-17 2021-08-03 大连理工大学 一种基于模态局部化效应的高阶模态微质量传感器
FR3108731B1 (fr) * 2020-03-26 2022-02-18 Commissariat Energie Atomique Procédé de détection de spins par comptage de photons

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030117237A1 (en) * 2001-12-20 2003-06-26 Feng Niu Reduced size, low loss MEMS torsional hinges and MEMS resonators employing such hinges
US20040061564A1 (en) * 2002-09-30 2004-04-01 Douglas Photiadis Monolithic vibration isolation and an ultra-high q mechanical resonator

Family Cites Families (56)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3634787A (en) * 1968-01-23 1972-01-11 Westinghouse Electric Corp Electromechanical tuning apparatus particularly for microelectronic components
US5187458A (en) * 1989-09-21 1993-02-16 Nihon Musen Kabushiki Kaisha Composite longitudinal vibration mechanical filter having central frequency deviation elimination means and method of manufacturing same
US5640133A (en) * 1995-06-23 1997-06-17 Cornell Research Foundation, Inc. Capacitance based tunable micromechanical resonators
US6157114A (en) 1996-07-03 2000-12-05 International Business Machines Corporation Mechanical signal processor comprising means for loss compensation
US5783973A (en) 1997-02-24 1998-07-21 The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. Temperature insensitive silicon oscillator and precision voltage reference formed therefrom
US5914553A (en) * 1997-06-16 1999-06-22 Cornell Research Foundation, Inc. Multistable tunable micromechanical resonators
AUPO801097A0 (en) * 1997-07-15 1997-08-07 Silverbrook Research Pty Ltd A device (MEMS05)
US6124765A (en) * 1997-10-24 2000-09-26 Stmicroelectronics, Inc. Integrated released beam oscillator and associated methods
JP3348687B2 (ja) * 1998-05-22 2002-11-20 住友金属工業株式会社 振動波検出方法及び装置
US6577040B2 (en) * 1999-01-14 2003-06-10 The Regents Of The University Of Michigan Method and apparatus for generating a signal having at least one desired output frequency utilizing a bank of vibrating micromechanical devices
US6713938B2 (en) * 1999-01-14 2004-03-30 The Regents Of The University Of Michigan Method and apparatus for filtering signals utilizing a vibrating micromechanical resonator
US6249073B1 (en) * 1999-01-14 2001-06-19 The Regents Of The University Of Michigan Device including a micromechanical resonator having an operating frequency and method of extending same
US6566786B2 (en) * 1999-01-14 2003-05-20 The Regents Of The University Of Michigan Method and apparatus for selecting at least one desired channel utilizing a bank of vibrating micromechanical apparatus
US6593831B2 (en) * 1999-01-14 2003-07-15 The Regents Of The University Of Michigan Method and apparatus for filtering signals in a subsystem including a power amplifier utilizing a bank of vibrating micromechanical apparatus
US6424074B2 (en) * 1999-01-14 2002-07-23 The Regents Of The University Of Michigan Method and apparatus for upconverting and filtering an information signal utilizing a vibrating micromechanical device
US6600252B2 (en) * 1999-01-14 2003-07-29 The Regents Of The University Of Michigan Method and subsystem for processing signals utilizing a plurality of vibrating micromechanical devices
IL149397A0 (en) * 1999-11-02 2002-11-10 Ebauchesfabrik Eta Ag Time base comprising an integrated micromechanical ring resonator
FR2811163B1 (fr) * 2000-06-30 2002-10-04 Centre Nat Rech Scient Filtre nono-electromecanique
US6739190B2 (en) * 2000-08-24 2004-05-25 The Regents Of The University Of Michigan Micromechanical resonator device
US6763340B1 (en) * 2000-09-22 2004-07-13 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Microelectromechanical system artificial neural network device
DE60037132T2 (de) * 2000-12-21 2008-09-11 Eta Sa Manufacture Horlogère Suisse Zeitbezug mit einem integrierten mikromechanischen Stimmgabelresonator
US20020113191A1 (en) * 2000-12-22 2002-08-22 Stephen Rolt Integrated MEMS stabiliser and shock absorbance mechanism
EP1384322A1 (en) * 2001-03-30 2004-01-28 California Institute Of Technology Carbon nanotube array rf filter
US6747389B2 (en) * 2001-06-11 2004-06-08 Intel Corporation Apparatus for adjusting the resonance frequency of a microelectromechanical (MEMS) resonator using tensile/compressive strain and applications therefor
US6943484B2 (en) * 2001-12-06 2005-09-13 University Of Pittsburgh Tunable piezoelectric micro-mechanical resonator
US7943412B2 (en) * 2001-12-10 2011-05-17 International Business Machines Corporation Low temperature Bi-CMOS compatible process for MEMS RF resonators and filters
AU2003272195A1 (en) * 2002-04-30 2004-01-06 Hrl Laboratories, Llc Quartz-based nanoresonators and method of fabricating same
US6940370B2 (en) * 2002-05-06 2005-09-06 The Regents Of The University Of California MEMS resonator and method of making same
US6909221B2 (en) * 2002-08-01 2005-06-21 Georgia Tech Research Corporation Piezoelectric on semiconductor-on-insulator microelectromechanical resonators
JP4429918B2 (ja) * 2002-08-06 2010-03-10 チャールズ スターク ドレイパー ラボラトリー インコーポレイテッド Ｍｅｍｓ圧電共振器
AU2003290513A1 (en) * 2002-08-07 2004-04-08 Georgia Tech Research Corporation Capacitive resonators and methods of fabrication
US6985051B2 (en) * 2002-12-17 2006-01-10 The Regents Of The University Of Michigan Micromechanical resonator device and method of making a micromechanical device
US6987432B2 (en) * 2003-04-16 2006-01-17 Robert Bosch Gmbh Temperature compensation for silicon MEMS resonator
JP4501860B2 (ja) * 2003-07-02 2010-07-14 ソニー株式会社 Ｍｅｍｓ型振動子とその製造方法、フィルタ、並びに通信装置
US6930569B2 (en) * 2003-07-31 2005-08-16 Discera Micromechanical resonator having short support beams
CN1211275C (zh) * 2003-08-15 2005-07-20 清华大学 一种用于微电子机械系统的微型压电驱动器
TWI291450B (en) 2003-09-19 2007-12-21 Sony Corp Resonator for micro-electro-mechanical system, (MEMS), its driving method and frequency filter
US20050073078A1 (en) * 2003-10-03 2005-04-07 Markus Lutz Frequency compensated oscillator design for process tolerances
JP4086023B2 (ja) * 2003-12-04 2008-05-14 セイコーエプソン株式会社 マイクロメカニカル静電振動子
US6995622B2 (en) * 2004-01-09 2006-02-07 Robert Bosh Gmbh Frequency and/or phase compensated microelectromechanical oscillator
FI20040162A0 (fi) * 2004-02-03 2004-02-03 Nokia Oyj Viitevärähtelijän taajuuden vakauttaminen
US7352608B2 (en) * 2004-05-24 2008-04-01 Trustees Of Boston University Controllable nanomechanical memory element
DE602004030953D1 (de) 2004-06-24 2011-02-17 Nokia Siemens Networks Oy Frequenzsynthesizer
CN101103515B (zh) 2005-01-07 2010-10-13 波士顿大学托管委员会 纳米机械振荡器
US7211926B2 (en) * 2005-03-09 2007-05-01 The Regents Of The University Of California Temperature compensated oscillator including MEMS resonator for frequency control
CN101194421B (zh) * 2005-04-08 2010-05-19 Nxp股份有限公司 低电压mems振荡器
US7492241B2 (en) * 2005-06-02 2009-02-17 The Regents Of The University Of California Contour-mode piezoelectric micromechanical resonators
JP2007150736A (ja) * 2005-11-28 2007-06-14 Sony Corp 微小電気機械デバイス
US7443258B2 (en) * 2006-04-06 2008-10-28 Sitime Corporation Oscillator system having a plurality of microelectromechanical resonators and method of designing, controlling or operating same
WO2008036845A2 (en) 2006-09-20 2008-03-27 Trustees Of Boston University Nano electromechanical integrated-circuit bank and switch
WO2008036830A2 (en) * 2006-09-20 2008-03-27 Trustees Of Boston University Nano electromechanical integrated-circuit filter
US7564162B2 (en) * 2006-12-13 2009-07-21 Georgia Tech Research Corp. Process compensated micromechanical resonators
US7724103B2 (en) * 2007-02-13 2010-05-25 California Institute Of Technology Ultra-high frequency self-sustaining oscillators, coupled oscillators, voltage-controlled oscillators, and oscillator arrays based on vibrating nanoelectromechanical resonators
JP2008211420A (ja) * 2007-02-26 2008-09-11 Seiko Instruments Inc 発振器
US20110187297A1 (en) 2008-07-22 2011-08-04 Trustees Of Boston University Switching devices and related methods
US20100155883A1 (en) * 2008-10-31 2010-06-24 Trustees Of Boston University Integrated mems and ic systems and related methods

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030117237A1 (en) * 2001-12-20 2003-06-26 Feng Niu Reduced size, low loss MEMS torsional hinges and MEMS resonators employing such hinges
US20040061564A1 (en) * 2002-09-30 2004-04-01 Douglas Photiadis Monolithic vibration isolation and an ultra-high q mechanical resonator

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009212888A (ja) * 2008-03-05 2009-09-17 Seiko Epson Corp 静電振動子及びその使用方法
JP2014200091A (ja) * 2009-02-27 2014-10-23 コミサリア ア レネルジー アトミック エ オ ゼネルジー アルテルナティブＣｏｍｍｉｓｓａｒｉａｔ Ａｌ’Ｅｎｅｒｇｉｅ Ａｔｏｍｉｑｕｅ Ｅｔ Ａｕｘ Ｅｎｅｒｇｉｅｓａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅｓ トランジスタベースのマイクロメータ又はナノメータ共振装置
JP2017531947A (ja) * 2014-10-03 2017-10-26 テクノロギアン トゥトキムスケスクス ヴェーテーテー オイ 温度補償された複合共振器
JP2021513774A (ja) * 2018-02-08 2021-05-27 キョーセラ ティキティン オーユーＫｙｏｃｅｒａ Ｔｉｋｉｔｉｎ Ｏｙ Ｍｅｍｓ共振器の構成
JP7453147B2 (ja) 2018-02-08 2024-03-19 キョーセラ テクノロジーズ オーユー Ｍｅｍｓ共振器の構成

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