Josephson junctions as nanoelectromechanical Bloch oscillators
布洛赫振荡很久以前就在约瑟夫森结中被预测和观察到，约瑟夫森结是桥接两个超导体的薄绝缘或导电层。在这里，我们提出了一个计划，利用这些振荡放大纳米机械振动。通过简单地施加直流偏置电流和面内磁场，可以产生和控制高度相干的非经典力学态。振动在结的I-V特性中引起峰值，并且可以通过简单的DC电压测量来检测。
2020-11-02 cond-mat.mes-hall
Self-sustained oscillations in nanoelectromechanical systems induced by Kondo resonance
我们研究了纳米机电系统的不稳定性和动力学特性，该系统由一个单电子器件代表，该器件包含通过非对称隧道接触连接到振动悬臂梁的可移动量子点。源和穿梭之间的电子隧穿中的近藤共振促进源自机械和电子/自旋自由度的强耦合的自持振荡。我们分析了两通道近藤穿梭机制的稳定性图，由于电动势的限制，给一个移动的穿梭，发现振荡的饱和振幅与近藤云的延迟效应。结果揭示了可能的途径，实验实现的动力学探测的近藤云，通过使用高调谐性的机械耗散以及超灵敏的检测机械位移。
2013-11-10 cond-mat.mes-hall
Strong feedback and current noise in nanoelectromechanical systems
我们证明了弱耦合到欠阻尼单模振荡器的单电子隧穿器件的强反馈机制的可行性。在这种情况下，产生机械振荡，电流被强烈修改，而电流噪声相对于泊松值是参数大。这种机制需要隧道振幅的能量依赖性。对于足够快的隧道速率的机械贡献电流噪声可以超过泊松值，甚至超出强反馈制度。
2006-03-01 cond-mat.mes-hall
Nanoelectromechanical resonators from high-T$_c$ superconducting crystals of Bi$_2$Sr$_2$Ca$_1$Cu$_2$O$_{8+δ}$
在这份报告中，我们提出了纳米机电谐振器的高T $_c$铜酸盐超导体Bi $_2$ Sr $_2$ Ca $_1$ Cu $_2$ O $_{8+δ}$薄剥离晶体制造。机械读出是通过将它们的运动电容耦合到用超导合金的共面波导微波腔来执行的。我们展示了机械频率可调谐性与外部直流偏置电压，和品质因数高达36600。我们的光谱和时域测量表明，在这些系统中的机械耗散是有限的电阻外层所产生的接触电阻。耗散的温度依赖性表明存在隧道态，进一步表明它们的固有性能可能与其他二维原子晶体（如石墨烯）一样好。
2019-02-19 cond-mat.mes-hall
Scattering approach to backaction in coherent nanoelectromechanical systems
我们提出的反作用力，噪声和阻尼的机械振荡器的位置是由介观导体测量的理论结果。我们的散射方法适用于广泛的一类系统，特别是，它可以用来描述点接触位置检测器远离弱隧穿极限。我们发现，反作用不仅依赖于机械调制的传输概率，但也对散射相位的调制，即使在没有磁场。我们用几个简单的例子来说明我们的一般方法，并用它来计算一个可移动的，Au原子点接触从头计算密度泛函理论建模的反作用。
2011-05-09 cond-mat.mes-hall
Two-dimensional magnetic nanoelectromechanical resonators
二维（2D）层状材料具有出色的机械，电子和光学性能，使其成为纳米机电应用的理想材料。最近发现的2D磁性材料的承诺，一类新的磁活性纳米机电系统（NEMS）。在这里，我们展示了由2D CrI3制成的谐振器，其机械谐振取决于材料的磁状态。我们通过测量平行和垂直于易磁化轴的磁场下共振频率的场依赖性，分别量化交换和各向异性磁致伸缩的底层效应。此外，我们表现出有效的应变调谐的磁性在2D CrI3作为结果的逆磁致伸缩效应使用NEMS平台。我们的研究结果为二维层状磁性材料的磁性和磁性相变的机械检测奠定了基础。新的磁性NEMS也可以在磁致动和传感中找到应用。
2020-01-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Kondo Shuttling in Nanoelectromechanical Single-Electron Transistor
从理论上研究了纳机电单电子晶体管（NEM-SET）中的机械辅助近藤效应和电荷穿梭。结果表明，机械运动的中心岛（一个小的金属粒子）的自旋的结果在时间相关的隧道宽度，导致有效的提高近藤温度。含时振荡近藤温度T_K（t）改变了微分电导的标度行为，导致强耦合区输运的抑制和弱耦合区输运的增强。讨论了Abrikosov-Suhl共振的微调条件和近藤穿梭的可能实验实现。
2006-04-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Superfluid $^4$He as a rigorous test bench for different damping models in nanoelectromechanical resonators
我们已经使用纳米机电谐振器探测超流$^4$他在不同的温度制度，跨越四个数量级的阻尼。这些制度的特点是由机制，提供了主导贡献的阻尼和共振频率的偏移：隧道两个级别的系统在最低的温度，弹道声子和rotons在几百mK，和层流阻力在两个流体制度低于超流转变温度以及在正常的流体。将纳米机电谐振器浸没在流体中显著增加了它们的有效质量，降低了它们的谐振频率。无耗散超流提供了一种独特的可能性，可以在原位显着改变机械谐振频率，从而可以对机械谐振器中的不同阻尼模型进行严格测试。我们应用这种方法来表征隧穿两个层次的系统损耗和磁动阻尼的设备。
2022-10-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum Description of Shuttle Instability in Nanoelectromechanical Single Electron Transistor
研究了量子点的量子化机械振动耦合到电子通过量子点中的单能级的相干隧穿的系统中纳机电效应的电压依赖性。据发现，有两个不同的制度取决于所施加的电压的值。如果偏置电压低于某个阈值，则机械子系统的状态位于其基态附近。如果偏置电压高于阈值，则系统变得不稳定，这表现在位移的期望值是具有指数增加幅度的时间的振荡函数。这可以解释为量子体系中的穿梭不稳定性。
2003-11-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Nanoelectromechanical Systems
纳米机电系统（NEMS）是耦合到类似尺寸的电子设备的纳米到微米尺度的机械谐振器。NEMS显示了快速，超灵敏的力显微镜和加深我们的理解如何经典动力学产生的近似量子动力学的承诺。本文首先对NEMS进行了综述，然后描述了其经典动力学的某些方面。特别是，我们表明，弱耦合的电子设备上的机械谐振器的行动可以有效地是一个热浴，尽管该设备是一个驱动，远离平衡系统。
2005-02-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Anomalous current-electric field characteristics in transport through a nanoelectromechanical systems
本文建立适用于任意偏压、温度和机电耦合的 NEMS 全量子输运方法，揭示弱阻尼下机械运动与库仑阻塞导致的低偏压反常电流-电场特性。
2025-05-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Impact of transduction scaling laws on nanoelectromechanical systems
我们研究了纳米机电致动器中的机电转换，并表明，在缩放的电气和机械效应的差异导致一个整体的非平凡的缩放行为。特别是，以前被忽视的边缘场大大增加了电力和提高纳米致动器的稳定性。这表明静电学对机电系统的缩小没有任何限制，事实上，在几个方面，纳米系统优于它们的微米级对应物。作为一个具体的例子，我们考虑平面内驱动的石墨烯板，并表明，由几层石墨烯组成的设备是可行的，这意味着机电谐振器的工作频率超过40 GHz是可能的，目前可用的技术。
2019-12-20 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Nonlinear effects in a strongly coupled Nanoelectromechanical System
Politecnico di Milano（米兰理工大学）；Isfahan University of Technology（伊斯法罕理工大学）
本研究通过电压依赖的哈密顿框架，探索强耦合纳机电系统中非线性效应，揭示了频率梳形成与稳定性过渡之间的关系，并建立了可预测的动态工程框架。
2026-02-15 cond-mat.mes-hall
Giant nonlinearity via breaking parity-time symmetry: a route to low-threshold phonon diodes
允许波仅在一个方向上传输的非互易装置在许多科学领域中是必不可少的，包括，例如，电子学、光学、声学和热力学。操纵声子使用这种非互易设备可以有一系列的应用，如声子二极管，晶体管，开关等实现非互易声子设备的一种方式是使用材料与强非线性响应的声子。然而，获得所需的强机械非线性并不容易，特别是在少声子的情况下。在这里，我们提出了一个一般的机制来放大非线性使用$\mathcal{PT}$对称结构，并表明，芯片上的微尺度声子二极管可以制造使用$\mathcal{PT}$对称的机械系统，其中一个有损耗的机械谐振器具有非常弱的机械非线性耦合到一个机械谐振器的机械增益，但没有机械非线性。当耦合系统从$\mathcal{PT}$对称状态过渡到破缺$\mathcal{PT}$对称状态时，系统的机械非线性从有耗谐振腔转移到有增益谐振腔，系统的有效非线性显著增强。由于$\mathcal{PT}$对称结构引起的增益-损耗平衡，这种增强的机械非线性几乎是无损的。这种增强的无损耗机械非线性，然后用来控制声子传播的方向，并可以大大降低（超过三个数量级）的输入场强度所需的观察单向声子输运的阈值。我们提出了一种实验上可实现的无损低阈值这种类型的声子二极管。我们的研究为在片上构造少声子器件和声子光子混合器件开辟了新的前景。
2015-10-26 cond-mat.mes-hall
DC voltage-sustained self-oscillation of a nano-mechanical electron shuttle
纳米机电系统（NEMS）的一个核心挑战是其有效的驱动。一个有前途的概念取代共振驱动是自振荡。在这里，我们展示了电压维持的自振荡的纳米机械电荷穿梭。在4.2 K下观察到数十亿次穿梭循环的稳定传输，产生具有尖锐耗散阈值的欧姆电流-电压曲线。在输入能量仅为几千瓦时的情况下，该方案适用于预期由库仑阻塞控制的单电子穿梭的毫开尔文机制。
2012-07-18 cond-mat.mes-hall
Cooling and control of a cavity opto-electromechanical system
我们实现了一个腔光机电系统集成电驱动能力的纳米机电设备与超灵敏的机械转导实现通过腔内光机械耦合。实现了高达0.40 microN的电梯度力，同时机械转换灵敏度为1.5 X 10^-18 m/rtHz，比迄今为止的任何纳米机电系统都提高了三个数量级。展示了光机电反馈冷却，表现出强烈的挤压的环内转导信号。即使在测量反作用引起光机械相关的临界范例中，环外换能也提供准确的温度校准。
2010-02-11 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Current-induced forces in mesoscopic systems: a scattering matrix approach
纳机电系统的特点是电子和机械自由度之间的密切联系。由于纳米尺度，流经系统的电流显著影响器件的振动动力学，补充了振动模式对电子动力学的影响。我们采用散射矩阵的量子输运的方法来发展一个统一的理论纳米机电系统的平衡。对于慢机械模式，电流可以从严格绝热极限下的Landauer-Büttiker公式获得。对绝热极限的主要修正归结为在没有偏置电压的情况下用于量子泵的电流的布劳威尔公式。本文的主要结果是散射矩阵表达式的电流感应力作用在机械自由度。这些力控制机械模式的朗之万动力学。具体而言，我们推导出表达式（通常为非保守）的平均力，（可能为负）的阻尼力，一个有效的“洛伦兹”力，甚至存在的时间反转不变的系统，和波动朗之万力的电流流动的奈奎斯特和散粒噪声。我们应用我们的一般形式主义几个简单的模型，说明了电流感应力的特殊性质。具体来说，我们发现，在平衡的情况下，电流引起的力可以不稳定的机械振动，并导致极限环动力学。
2012-04-10 cond-mat.mes-hall
Modeling and Simulation of 2D Transducers Based on Suspended Graphene-Based Heterostructures in Nanoelectromechanical Pressure Sensors
本研究利用COMSOL软件构建了基于石墨烯基异质结构的纳米机电压力传感器模型，模拟了圆形等不同形状二维膜的力学响应，测算了多种异质结构的杨氏模量，为高性能NEMS压力传感器设计提供指导。
2024-10-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Frequency modulated self-oscillation and phase inertia in a synchronized nanowire mechanical resonator
同步已被广泛报道的自振荡系统。然而，尽管它已经在理论上预测了几十年，但在高驱动状态下的相位自振荡（有时称为相位捕获）的实验实现直到最近才被研究。我们详细研究了具有内反馈的同步场发射SiC纳米机电系统中的相位动力学。更丰富的相位行为已明确确定，这意味着相位调制和惯性。这种同步机制有望对理解相互作用的自振荡网络的动力学和在纳米尺度上产生频率调制信号产生影响
2014-08-28 cond-mat.mes-hall
Rotational diode: Clockwise/counterclockwise asymmetry in conducting and mechanical properties of rotating (semi)conductors
我们认为，某些材料表现出不对称的机械和导电性能相对于顺时针/逆时针旋转。我们表明，适当选择的半导体涂在金属膜和放置在磁场背景中制成的圆柱体可以作为一个“旋转二极管”，它只在特定范围内的角频率导电。临界角频率和旋转方向可以随磁场强度调节。在机械上，旋转二极管在顺时针和逆时针方向旋转时具有不同的惯性矩。这些效应表现为旋转导体中电子的费米-狄拉克统计的特殊性。
2021-09-29 cond-mat.mes-hall hep-th quant-ph
Quantum Mechanical Modeling of Nanoscale Light Emitting Diodes
了解光电子器件中的电致发光（EL）机理对于进一步优化其效率和有效性具有重要意义。在这里，量子力学的方法是制定在纳米级发光二极管（LED）的EL过程建模。基于非平衡格林函数量子输运方程，考虑了器件与电磁真空环境的相互作用，描述了器件中的电驱动发光。提出了硅纳米线LED器件的数值研究。模拟了纳米线器件在不同偏压下的电致发光光谱，更重要的是，可以使用电流方法确定发射光子的传播和偏振。
2015-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Non-volatile rewritable frequency tuning of a nanoelectromechanical resonator using photoinduced doping
调谐谐振元件的频率在宏观世界（例如在调谐乐器时）和纳米尺度上都是至关重要的。特别地，精确控制隔离式纳米机电谐振器（NEMS）的谐振频率已经实现了诸如可调谐机械滤波和混频的创新以及诸如鲁棒定时振荡器的商业技术。与电子设备类似，NEMS的潜力在构建成大规模阵列时会增长。这种阵列已经实现了中性粒子质谱，并已被提议用于传统模拟电子学以及纳米机械信息技术（如存储器，逻辑和计算）的超低功耗替代品。这些应用的一个基本挑战是精确调谐阵列中所有谐振器的振动频率和耦合，因为当器件密集封装时，传统的调谐方法（如图案化静电门控或介电调谐）变得难以处理。在这里，我们展示了一种用于基于石墨烯的NEMS的持久的、可扩展的、可扩展的和高速的频率调谐方法。我们的方法使用一个聚焦激光器和两个共享的电接触，通过同时施加光场和静电场来光掺杂单个谐振器。在磁场被移除后，这个过程产生的陷阱电荷会持续存在，并对谐振器施加局部静电张力，从而调整它们的频率。通过提供一种本地解决NEMS谐振器应变的简单方法，这种方法为完全可编程的大规模NEMS晶格和网络奠定了基础。
2019-12-04 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Dynamic Interactions between Oscillating Cantilevers: Nanomechanical Modulation using Surface Forces
研究了两个振动微机械悬臂梁之间的动力学相互作用。在实验中，高频悬臂的尖端位于第二低频悬臂的表面附近。由于两个表面之间的高度非线性相互作用力，低频悬臂梁的热振荡调制高频悬臂梁的驱动振荡。的耗散和频率的两个杠杆被示出耦合，并提出了一个简单的模型的相互作用。这里研究的相互作用可能是有用的未来的微和纳米机电系统的机械信号处理的设计，他们也可以帮助实现耦合的非线性动力学实验的机械模式。
2013-09-10 cond-mat.mes-hall
Nanomechanical vibrational response from electrical mixing measurements
本文提出一种消除纯电学贡献的可靠方法，从电学混频测量中仅提取驱动机械振动，实现频谱响应与运动正交分量测量，并利用电学贡献直接确定有效质量，推动低维纳米机电谐振器研究。
2022-07-05 cond-mat.mes-hall
Tunable coupling of two mechanical resonators by a graphene membrane
耦合纳米机械谐振器是有趣的基础研究和实际应用，因为它们提供了丰富的和可调的振荡动力学。目前，这种系统中的机械耦合通常由固定的几何形状（诸如谐振器的关节夹持点或位移相关力）来介导。在这里，我们展示了一个石墨烯集成的机电系统，由两个物理上分离的机械谐振器组成-一个梳状驱动器和一个悬浮的硅梁-它们通过石墨烯膜可调谐地耦合。此外，石墨烯膜为两个谐振系统硅结构提供了灵敏的电读出，在0.4~ 24 MHz的频率范围内显示出16种不同的模式。此外，通过在石墨烯膜上施加静电势到硅谐振器之一，我们控制的机械耦合，量化的$g$因子，从20 kHz到100 kHz。我们的研究结果铺平了道路耦合纳机电系统需要可控的机械耦合谐振器。
2020-11-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Light Generation and Harvesting in a Van der Waals Heterostructure
二维材料由于其有趣的物理性质和从纳米电子学到传感器和光子学的广泛潜在应用而受到广泛的研究。半导体过渡金属二硫属化物MoS2或WSe2的单层已经被提出作为场效应晶体管（FET）的有前景的沟道材料。与有机和晶体块状半导体相比，它们的高机械灵活性、稳定性和质量加上潜在的廉价生产方法提供了潜在的优势。由于量子力学限制，单层MoS2中的带隙本质上是直接的，导致与光的强相互作用，其可用于构建光电晶体管和超灵敏光电探测器。在这里，我们报告的实现的发光二极管的基础上组成的n型单层二硫化钼和p型硅的垂直异质结。仔细的接口工程使我们能够实现二极管显示整流和光发射从整个表面的异质结。电致发光光谱显示出与导带和价带之间的光学跃迁相关的直接激子的明显迹象。我们的pn二极管也可以作为太阳能电池使用，典型的外量子效率超过4%。我们的工作为更复杂的光电子器件开辟了道路，如激光器和基于二维（2D）半导体和硅的混合物的异质结构太阳能电池。
2014-03-11 cond-mat.mes-hall
Mechanical resonant sensing of spin texture dynamics in a two-dimensional antiferromagnet
本研究利用二维反铁磁MnPS3纳机电谐振器实现了对集体自旋织构动力学的机械共振传感，发现了由AFM畴壁运动引起的共振频率急剧下降，并揭示了超快畴壁运动的类流体响应，为自旋织构的机电操控和量子混合器件发展奠定基础。
2025-03-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
