Strongly-coupled nanotube electromechanical resonators
将机电谐振器与碳纳米管量子点耦合是控制电子电荷和自旋量子态的重要方法。利用一种新颖的微转移技术，我们首次在单根碳纳米管上制作了两个强耦合的电调谐机械谐振器。两个谐振器的频率可以单独调谐的底部门，和强耦合之间观察到的电子电荷和声子模式的每个谐振器。此外，任一谐振器的电导可以由另一谐振器中的声子模式非局部调制。在两个谐振腔的声子模之间观察到强耦合，这提供了有效的长距离电子-电子相互作用。理论上分析了两个共振器中声子介导的自旋纠缠的产生。这种强耦合的纳米管机电谐振器阵列为今后研究相干电子-声子相互作用、声子介导的长距离电子相互作用以及纠缠态的产生提供了实验平台。
2016-01-30 cond-mat.mes-hall
Improving the read-out of the resonance frequency of nanotube mechanical resonators
我们报告了一种超灵敏碳纳米管机械谐振器的电学检测方法。采用RLC谐振器和基于4.2K冷却的高电子迁移率晶体管的放大器降低了检测方法的本底噪声。这使我们能够以前所未有的质量解决纳米管谐振器的谐振频率。我们表明，在4.2 K测量的谐振频率的噪声是有限的谐振器本身，而不是由测量的不精确性。积分时间为125 ms时，阿伦偏差达到~10^-5。当比较Allan偏差与幂律的积分时间依赖性时，指数接近~1/4。Allan偏差可能受到纳米管表面上颗粒扩散的限制。我们的工作为基于机械纳米谐振器的质谱和表面科学实验带来了希望。
2018-09-13 cond-mat.mes-hall
Carbon nanotubes as ultra-high quality factor mechanical resonators
通过测量单电子隧穿电流，在毫开尔文温度下观察到了悬浮碳纳米管的横向振动模式。悬浮的纳米管由附近天线的射频电场无接触地致动;在通过纳米管的时间平均电流中检测机械共振。观察到由于纳米管的弯曲模式而引起的尖锐的栅极可调谐共振，将高达ν_0 = 350 MHz的共振频率与高于Q = 10 ^5的品质因数相结合，远高于先前报道的悬浮碳纳米管共振器的结果。测得的大小和温度依赖性的Q-因子显示出显着的协议与预测的固有阻尼悬浮碳纳米管。通过调节天线上的RF功率，我们发现纳米管谐振器可以很容易地被驱动到非线性状态。
2009-07-18 cond-mat.mes-hall
Sensing Kondo correlations in a suspended carbon nanotube mechanical resonator with spin-orbit coupling
研究了悬浮碳纳米管（CNT）量子点器件中的电子-机械耦合。在电子隧穿过程中，由于自旋-轨道耦合，电子自旋耦合到弯曲振动模式。在弱耦合极限下，即电子-振动耦合远小于电子能量标度，通过计算动态自旋磁化率可以得到CNT谐振器的阻尼和谐振频率偏移。我们发现近藤区的强自旋翻转散射过程对碳纳米管的机械运动有显著的影响：近藤效应导致了碳纳米管共振器的强阻尼和频移.
2019-03-17 cond-mat.mes-hall
Ultrasensitive Displacement Noise Measurement of Carbon Nanotube Mechanical Resonators
基于单个碳纳米管的机械谐振器是质量和力的特殊传感器。这些超轻谐振器中的力灵敏度通常受到振动检测中的噪声的限制。在这里，我们报告了一个超灵敏的方案的基础上的RLC谐振器和低温放大器来检测纳米管的振动。我们还展示了一种新的机电纳米管谐振器的制造工艺，以减少悬浮纳米管和栅极之间的分离下降到$\sim 150$ ~nm。这些在检测和制造方面的进步使我们能够达到$0.5~\mathrm{pm}/\sqrt{\mathrm{Hz}}$位移灵敏度。在300 mK低温下冷却的热振动被检测到，其信噪比高达17 dB。我们证明了$4.3~\mathrm{zN}/\sqrt{\mathrm{Hz}}$力灵敏度，这是迄今为止用机械谐振器实现的最佳力灵敏度。我们的工作是对单个核自旋成像和研究不同量子电子输运机制中机械振动和电子之间耦合的重要一步。
2018-10-30 cond-mat.mes-hall
Parametric amplification and self-oscillation in a nanotube mechanical resonator
由单个纳米管制成的机械谐振器的一个特点是谐振频率可以广泛调谐。在这里，我们利用这一特性来实现参量放大和自振荡。参量放大的增益可以高达18.2dB，并且由于非线性阻尼而在高参量泵浦下趋于饱和。这些测量使我们能够确定线性阻尼力的系数。相应的阻尼率低于从共振的线形（没有泵浦）获得的阻尼率，支持最近报道的描述由非线性力在纳米管谐振器中阻尼的情况。结合纳米管共振力学和参数放大的可能性为未来的超低力传感实验带来了希望。
2012-01-31 cond-mat.mes-hall
Intrinsic thermal vibrations of suspended doubly clamped single-wall carbon nanotubes
我们报告的热驱动的机械振动的观察悬浮双夹持碳纳米管，生长的化学气相沉积（CVD）。几个实验程序被用来悬浮碳纳米管。在用扫描电子显微镜拍摄的图像中，振动被观察为模糊。测得的振动振幅进行比较与基于线性连续介质力学的模型。
2003-07-10 cond-mat.mes-hall
Nonlinear resonance in a three-terminal carbon nanotube resonator
利用微扰理论和直接数值积分方法研究了三端碳纳米管谐振器与射频传输线耦合时的射频响应。我们发现三个不同的振荡制度，包括一个制度能够表现出非常大的磁滞回线的频率响应。考虑到一个纯粹的电容转导，我们推导出一组代数方程，可以用来找到输出功率（S参数）的设备连接到传输线的特性阻抗$Z_0$。
2006-12-22 cond-mat.mes-hall
Ultrasensitive force detection with a nanotube mechanical resonator
自原子力显微镜问世以来，机械谐振器已被用于研究各种各样的现象，如单个电子自旋的动力学，正常金属环中的持续电流和卡西米尔力。这些实验的关键是测量弱力的能力。在这里，我们报告的力传感实验的灵敏度为1/2 zN Hz^（-1/2）在1.2 K的温度下使用的谐振器由碳纳米管制成。基于互相关电噪声测量的超灵敏方法与参数下转换相结合，用于检测由弱力引起的纳米管的低振幅振动。通过施加已知的电容力来量化力灵敏度。这种检测方法还允许我们测量纳米管在低温下的布朗振动。纳米管谐振器的力传感技术为探测和操纵单个核自旋以及磁力测量提供了新的机会。
2013-05-29 cond-mat.mes-hall
Observation of decoherence in a carbon nanotube mechanical resonator
在物理系统中，消相干可以由耗散过程和退相过程引起。在机械谐振器中，驱动频率响应测量两者的组合，而时域技术（如振铃测量）可以将两者分开。在这里，我们报告的第一个观察到的碳纳米管机械谐振器的机械振铃。比较从频域和时域测量获得的机械品质因数，我们发现一个频谱品质因数比在衰荡中测量的小四倍，表明去相位引起的纳米机械运动的退相干。这种退相干被认为是出现在高驱动振幅，指向一个非线性的退相机制。我们的研究结果突出了时域技术的重要性，了解耗散在纳米机械谐振器，和退相干机制在纳米管力学的相关性。
2015-03-26 cond-mat.mes-hall
Negative frequency tuning of a carbon nanotube nano-electromechanical resonator
在低温下，悬挂的双夹持单壁碳纳米管被表征为驱动的纳米机电谐振器。在电子方面，碳纳米管显示出小的带隙行为，在电子传导中具有库仑阻塞振荡，在空穴传导中具有透明接触。我们观察到驱动的机械共振直流传输，包括多个高次谐波响应。数据显示，在有限的施加栅极电压，一个明显的负频率调谐，使我们能够静电谐振频率降低到其最大值的75%。这是一贯解释通过静电软化的机械模式。
2013-04-18 cond-mat.mes-hall
Carbon nanotubes: Nonlinear high-Q resonators with strong coupling to single-electron tunneling
碳纳米管（CNTs）是一种与单电子隧穿强耦合的非线性高Q谐振器。我们首先描述几种方法来检测CNT谐振器的弯曲运动。接下来，我们说明了如何在量子点CNT谐振器中的单电子隧穿导致机械谐振频率的急剧下降和显着的阻尼。我们讨论了四种不同的贡献的CNT谐振器的非线性振荡：梁状机械非线性，由于栅极引起的机械张力，静电非线性和非线性由于单电子隧穿的非线性，并提供定量估计其强度。最后，我们展示了如何大响应的CNT谐振器的谐振频率的栅极电压或张力的变化，使CNT谐振器非常适合用于参数激励和研究不同的机械模式之间的耦合。
2012-05-22 cond-mat.mes-hall
Single electron tunneling through high-Q single-wall carbon nanotube NEMS resonators
通过首先光刻制造接触电极，然后作为最后一步，在现成的芯片上用化学气相沉积法生长碳纳米管，可以避免纳米管器件的许多潜在污染机制。将其与芯片上预定义的沟槽相结合，使得纳米管自由地悬浮在衬底上方，能够形成高度规则的电子系统。我们表明，此外，这种悬浮的超净纳米管提供优良的高频和低耗散的机械谐振器。讨论了运动探测机制，测量了库仑阻塞和单电子隧穿反作用对机械运动的影响。此外，数据上的机械更高的模式。
2010-04-30 cond-mat.mes-hall
Effects of noise on hysteresis and resonance width in graphene and nanotubes resonators
我们调查的作用，噪声在滞后动力学的悬浮纳米管或石墨烯片受到振荡力。我们发现，不仅在这些系统中的滞后区的大小，而且位置可以控制的噪声。我们还发现，纳米谐振器作为噪声整流器：通过增加设置中的噪声，在这些系统中的特征峰的谐振宽度减小，因此，品质因数增加。
2012-09-05 cond-mat.mes-hall
Strong and tunable mode coupling in carbon nanotube resonators
研究了自由悬挂碳纳米管谐振器两个机械共振之间的非线性相互作用。我们发现，在库仑阻塞制度，非线性模式的相互作用是由单电子隧穿过程为主，模式耦合参数可以调整与栅极电压，允许模式软化和模式硬化行为。这与弦中的张力诱导模式耦合形成鲜明对比，弦中的耦合参数是正的，并且引起模式的硬化。碳纳米管中的模式耦合的强度在库仑阻塞制度被观察到是六个数量级以上的微机械谐振器中的机械模式耦合。
2012-07-10 cond-mat.mes-hall
Dissipative and conservative nonlinearity in carbon nanotube and graphene mechanical resonators
石墨烯和碳纳米管代表了一维和二维纳米机电谐振器的极限尺寸。由于它们的降维，石墨烯和碳纳米管显示出不寻常的力学行为;特别是，它们的动力学是高度非线性的。在这里，我们回顾了几种类型的非线性行为的谐振器由纳米管和石墨烯。我们首先讨论一个前所未有的情况下，阻尼描述的非线性力。这种情况得到了几个实验事实的支持：（i）品质因数随运动幅度变化，其指数与非线性阻尼模型预测的值一致，（ii）滞后行为（作为驱动频率的函数的运动幅度）在我们的一些谐振器中甚至对于大的驱动力也不存在，如当非线性阻尼力大时所预期的，以及（iii）当我们量化线性阻尼力（通过执行参数激励测量）时，我们发现它显着小于非线性阻尼力。然后，我们审查参数激励测量，一种替代的驱动方法，它是基于非线性动力学。最后，我们讨论了实验中的机械运动耦合到电子输运通过纳米管。耦合可以做得很强，以至于作用在纳米管上的相关力变得与位移和速度高度非线性。总的来说，石墨烯和纳米管谐振器为经典和量子非线性动力学的未来研究带来了希望。
2011-10-06 cond-mat.mes-hall
Magnetic damping of a carbon nanotube NEMS resonator
在低温下表征了悬挂的、双夹持的单壁碳纳米管。我们观察到嵌入的量子点的直流电流谱的特定开关效应。这些先前已被确定为系统的纳米机电自激，其中来自单电子隧穿的正反馈驱动机械运动。磁场通过提供额外的阻尼机制来抑制这种效应。这是由涡流阻尼建模，并通过测量的射频驱动的纳米机电谐振器在一个不断增加的磁场的谐振品质因数确认。
2012-06-14 cond-mat.mes-hall
Particle number scaling for diffusion-induced dissipation in graphene and carbon nanotube nanomechanical resonators
当污染物在纳米机械谐振器的表面上扩散时，两者的运动变得相关。尽管是谐振器-粒子耦合中的高阶效应，但这种相关性通过诱导谐振器能量的耗散来影响系统动力学。在这里，我们考虑这种扩散引起的耗散的情况下，吸附在碳纳米管和石墨烯谐振器的多个粒子。通过求解随机运动方程，我们模拟了谐振腔的衰荡，以确定谐振腔的能量衰减率。我们发现两个不同的标度与吸附粒子数$K$和粒子质量$m$。在该制度中，吸附物被惯性捕获在振动的波腹，耗散率$Γ$与总吸附质量$Γ\propto Km$的规模。相比之下，在粒子在谐振器上自由扩散的情况下，耗散率与总吸附质量和单个粒子质量的乘积成比例：$Γ\propto Km^2$。
2016-03-14 cond-mat.mes-hall
Controlled assembly of graphene sheets and nanotubes: fabrication of suspended multi-element all-carbon vibrational structures
我们报告的制造和操作的多元素的振动结构组成的两个石墨烯机械谐振器耦合的纳米管梁。整个建筑都是悬浮的。每个石墨烯谐振器由两个金属电极夹持。该结构是使用电子束光刻和原子力显微镜纳米操纵的组合。这种布局使我们能够以电子方式检测机械振动。所测量的本征模被定位在石墨烯谐振器中的任一个中。通过测量一个石墨烯谐振器的谐振频率的偏移作为另一个谐振器的振动振幅的函数来研究由于纳米管引起的耦合。耦合石墨烯谐振器为非线性动力学、机械状态操纵和量子非破坏测量的研究带来了希望。
2013-10-19 cond-mat.mes-hall
Atomic monolayer deposition on the surface of nanotube mechanical resonators
我们研究了惰性气体原子（氘，氪，氩和氖）的单层沉积在个别超净悬浮纳米管。为此，我们记录了纳米管的机械运动的共振频率，因为它提供了覆盖率的直接测量。后者是吸附的原子数除以悬浮的纳米管的碳原子数。在惰性气体原子的恒定压力下，当温度降低时，形成单分子层。在一个大的温度范围内的覆盖率保持恒定在1/6。这一发现表明，碳纳米管单分子膜是具有三角形原子排列的固相，并且与下面的碳纳米管相当。通过比较我们的测量理论计算，我们确定的阶段的Ar和Ne单层流体，我们暂定描述为固体相的氪单层。这些结果强调了由单个纳米管制成的机械谐振器是表面科学的优秀探针。
2014-04-24 cond-mat.mes-hall
Measuring carbon nanotube vibrations using a single-electron transistor as a fast linear amplifier
我们展示了碳纳米管机械谐振器的灵敏和快速的电测量。纳米管被配置为单电子晶体管，其电导是其自身位移的敏感传感器。使用阻抗匹配电路和低温放大器，可以实时监测振动。这种连续位移测量的灵敏度接近标准量子极限的470倍。
2018-10-23 cond-mat.mes-hall
Cooling and Self-Oscillation in a Nanotube Electro-Mechanical Resonator
纳米机械谐振器被成功地用于将机械运动耦合到其他自由度，如光子，自旋和电子。使用光子可以有效地冷却和放大机械振动，但不能使用其他自由度。在这里，我们展示了一种简单而强大的方法，使用电子进行冷却，放大和自振荡。这是通过在稀释冰箱中通过悬浮的纳米管施加恒定（DC）电子电流来实现的。我们证明冷却到$4.6\pm 2.0$量子振动。我们还观察到自振荡，这可能会导致突出的不稳定性的电子输运通过纳米管。我们把观察到的冷却和自振荡的起源归因于一种非线性效应。这项工作表明，电子可能成为一个有用的资源，量子操纵的机械谐振器。
2019-03-12 cond-mat.mes-hall
Parametric strong mode-coupling in carbon nanotube mechanical resonators
碳纳米管（CNTs）具有共振频率高、质量轻、品质因数高等优异性能，在纳米机械器件中的应用受到了广泛关注。在这里，我们报告的第一个实验实现的两个机械模式之间的参数强耦合在一个单一的CNT纳米机械谐振器，通过施加额外的微波泵。这种参量泵浦方法可以用来耦合具有任意频率差的机械模式。机械谐振器的性能检测单电子隧穿在低温下，这被发现是强耦合到两个模式。两个模式之间的耦合强度可以通过泵浦功率来调节，将耦合状态从弱设置为强。这种可调谐性可能是有用的，在进一步的声子操纵碳纳米管。
2016-12-27 cond-mat.mes-hall
Magnetomotive Instability and Generation of Mechanical Vibrations in Suspended Semiconducting Carbon Nanotubes
我们从理论上研究了一个自由悬浮的碳纳米管，连接到一个恒流源，并受到外部磁场的机电性能。我们发现，如果磁场$H$超过耗散相关的临界值$H_{c}$，我们发现是10 - 100 mT的顺序为现实的参数，纳米管的机械振动的自激可以发生。的不稳定性发展成一个固定的制度，其特征在于在基本弯曲模式振幅的时间周期振荡。我们发现，对于纳米管具有大的品质因数和磁场强度略高于$H_{c}$的固定振动的频率是非常接近的基本模式的本征频率。我们还表明，磁场依赖的时间平均电压降在纳米管有一个奇异性在$H=H_{c}$。我们讨论了使用这种现象的纳米管振动的检测的可能性。
2010-06-23 cond-mat.mes-hall
Nanotube mechanical resonators with quality factors of up to 5 million
碳纳米管机械谐振器吸引了相当大的兴趣，因为它们的小质量，高质量的表面，和原始的电子状态，他们主机。然而，它们的小尺寸导致难以测量的脆弱振动状态。在这里，我们观察到品质因数$Q$高达$5\times10^6$在超净纳米管谐振器在低温恒温器温度为30 mK，其中我们定义$Q$作为谐振频率的线宽的比率。要测量如此高的品质因数，需要采用超低噪声方法来快速检测微小的振动，并仔细降低静电环境的噪声。我们观察到，测量的品质因数波动，因为谐振频率的波动。我们测量的品质因数是创纪录的高，他们是可比的最高$Q$报告的机械谐振器的尺寸大得多，一个显着的结果，考虑到减少谐振器的尺寸通常是伴随着降低品质因数。超小尺寸和超大尺寸$Q$的结合为超灵敏探测方案和量子光学机械实验提供了新的机会。
2015-03-31 cond-mat.mes-hall
Pumping of vibrational excitations in a Coulomb blockaded suspended carbon nanotube
对悬浮的少孔碳纳米管量子点的低温输运谱进行了测量，发现了一个与门相关的谐波激发谱，该谱发生在库仑阻塞区。量子化的激发能对应于纳米管的纵向振动所预期的尺度。电子输运过程被确定为cotunnel辅助顺序隧穿，导致非平衡占领的机械模式。它们只出现在电子纳米管激发的尺度上的高偏置阈值之上。我们讨论模型的泵送过程，解释增强的非平衡占领，并表明它是连接到一个微妙的相互作用之间的电子和振动自由度。
2009-04-09 cond-mat.mes-hall
Selective self-excitation of higher vibrational modes of graphene nano-ribbons and carbon nanotubes through magnetomotive instability
我们从理论上证明了石墨烯纳米带和碳纳米管的高模弯曲振动的选择性自激发的磁动不稳定性的手段的可行性。除机械谐振器外，该器件仅由恒压源、电感、电容、栅电极和恒定磁场组成。对石墨烯和碳纳米管进行了数值模拟，显示出总体相似的行为，但主要由于非线性机械弯曲力而产生一些差异。两种材料的优点和缺点进行了讨论。
2011-12-05 cond-mat.mes-hall
Switchable Coupling of Vibrations to Two-Electron Carbon-Nanotube Quantum Dot States
我们报道了部分悬浮碳纳米管中量子点的输运测量。静电调谐允许我们修改，甚至切换“开”和“关”的耦合到几个电荷状态的量子化拉伸振动。磁场的依赖性表明，只有两个电子的自旋三重态的激发态耦合到机械运动，表示与标准模型相反的谷自由度和交换相互作用的机械耦合。
2015-06-16 cond-mat.mes-hall
Digital and FM demodulation of a doubly-clamped single wall carbon nanotube oscillator: towards a nanotube cell phone
机电谐振器是射频电信设备中的关键元件，因此来自纳米技术的新谐振器概念可以很容易地找到重要的工业机会。在本文中，我们报告了成功的实验实现AM，FM和数字解调与悬挂单壁碳纳米管谐振器的场效应晶体管配置。清楚地表明了机械共振在解调中所起的关键作用。FM技术示出导致抑制不需要的背景信号和噪声的减少，以更好地检测纳米管的机械运动。标准手机技术的数字数据传输速率在我们的设备范围内。
2010-05-18 cond-mat.mes-hall
Selective excitations of trasverse vibrational modes of a carbon nanotube through a "shuttle-like" electromechanical instability
我们研究了电流从扫描隧道显微镜（STM）的尖端注入到悬浮的碳纳米管中的横向振荡动力学。在这种情况下，纳米管的位移和它的电荷状态之间的相关性，由位置依赖的电子隧穿速率确定，可以导致横向振动模式的“梭状”不稳定性。我们发现，一个特定的模式的选择性激发可以通过STM针尖的准确定位来实现。这一结果为基于“航天飞机不稳定性”控制纳米机电系统的动力学行为提供了一种可行的方法。
2009-09-28 cond-mat.mes-hall
Readout of carbon nanotube vibrations based on spin-phonon coupling
我们提出了一个基于自旋的检测悬浮碳纳米管弯曲运动的方案，利用曲率诱导的自旋轨道相互作用。我们表明，由此产生的有效的自旋-声子耦合可以用来下转换的高频振动调制的自旋轨道场自旋翻转过程在一个更低的频率。这种振动诱导的自旋共振可以用轴向磁场控制。我们提出了一个泡利自旋封锁读出方案，并预测泄漏电流显示出明显的峰值作为外部磁场的函数。而谐振峰允许频率读出，稍微偏离谐振的电流对振动幅度敏感。
2011-10-24 cond-mat.mes-hall
Theoretical modelling of arch-shaped carbon nanotube resonators exhibiting Euler-Bernoulli snap-through bi-stability
在这项工作中，我们提出了一个详细的静态和动态分析最近报道的电驱动屈曲碳纳米管（CNT）谐振器，基于欧拉-伯努利梁理论。采用Galerkin降阶模型对系统行为进行了分析。我们表明，一个简单的单模态分析已经可以预测通过扣碳纳米管谐振器的双稳态。然而，我们证明了实验数据，其中发生在有限的频率，通过屈曲，不能解释不考虑面外运动。屈曲的碳纳米管是第一种类型的屈曲梁表现出平面外的静态运动，导致一个独特的三维快速通过过渡，从来没有预测。此外，我们还展示了这些设备也可以表现出闩锁现象的标准，这意味着它们可以在不施加力的情况下保持其扣配置，使这些设备吸引机械存储器应用。
2022-03-05 cond-mat.mes-hall
Strong coupling between mechanical modes in a nanotube resonator
我们报告的纳米管谐振器的机械模式之间的非线性耦合。在泵-探测实验中揭示了耦合，其中示出了由泵力驱动的模式来修改用探测力测量的第二模式的运动。在第二系列实验中，我们仅用一个振荡力致动谐振器。机械共振的特点是具有可重复的下降，峰值和跳跃时，测量模式与另一种模式的频率比为2或3的异国情调的线形。传统的线形恢复失谐的频率比使用附近的栅电极上的电压。奇异的线形归因于机械模式之间的强耦合。控制与栅极电压的耦合强度的可能性，持有承诺的各种实验，如量子操纵，机械信号处理，和研究的量子到经典的转变。
2012-06-25 cond-mat.mes-hall
Sensitive Magnetic Force Detection with a Carbon Nanotube Resonator
我们提出了一种灵敏的磁点力检测技术，使用悬浮碳纳米管（CNT）的机械谐振器结合由铁磁栅电极产生的磁场梯度。机械共振频率的数值计算表明，单个玻尔磁子的变化，在一个单独的磁性分子接枝到CNT的磁状态可以转化为可检测的频率偏移，在几kHz的顺序。的依赖性的谐振器响应设备参数，如长度，张力，CNT直径，和栅极电压进行了探讨，并确定了最佳的操作条件。信噪比分析表明，在原则上，磁开关在一个单一的玻尔磁子的水平，可以读出在一个Single Shot的时间尺度短至10微秒。这种力传感器应该能够在孤立的单分子磁体中进行自旋动力学的新研究，不受通常研究的晶体或系综设置的影响。
2014-02-27 cond-mat.mes-hall
Resonant optomechanics with a vibrating carbon nanotube and a radio-frequency cavity
在光学机械装置中，可以通过将腔和谐振器调谐到相同的频率来增加它们之间的耦合。我们研究了碳纳米管谐振器和射频电路之间的相互作用。在这种谐振状态下，真空光机耦合通过耦合腔和机械谐振器的DC电压来增强。使用腔来检测纳米管的运动，我们观察和模拟机械振荡和电振荡之间的干扰。我们测量的机械振铃，并表明，进一步改进的系统可以使测量的机械运动在量子极限。
2016-10-24 cond-mat.mes-hall
Theoretical treatment of anharmonicity of vibrational modes of single-walled carbon nanotubes
我们报告了一个计算研究，使用“矩方法”[Y。Gao和M. Daw，模拟模型。Mater. Sci. Eng.23045002（2015）]，单壁碳纳米管的振动模式的非谐性。我们发现，主要是在壁内的位移模式是更多的非谐比模式占主导地位的径向字符，除了一组模式，是最非谐的径向呼吸模式。我们还发现，沿管长的周期性的计算并没有强烈影响的模式的非谐性，但与较大直径的管表现出更多的非谐性。与现有的实验和其他计算进行了比较。
2017-04-29 cond-mat.mes-hall
Exciton Relaxation in Carbon Nanotubes via Electronic-to-Vibrational Energy Transfer
半导体单壁碳纳米管（CNT）的共价功能化引入了新的光致发光发射态。这些状态在空间上定位在周围的官能化网站和强烈的红移相对于通常观察到的纳米管带边激子状态的发射。这些局域激子状态的一个特别重要的特征是，因为激子不再自由地沿CNT长度扩散地采样光致发光猝灭位点，所以其寿命显著延长。我们最近已经证明，这种局域激子的一个重要的弛豫通道是电子振动能量转移（EVET）。这个过程类似于Förster共振能量转移（FRET），除了这个过程的最终状态不是电子的，而是周围介质的振动激发分子（例如，溶剂）。在这项工作中，我们开发了EVET的一般理论，并将其应用到EVET介导的缺陷局部激子在共价官能化的CNT弛豫的具体情况。所得EVET弛豫时间与实验数据吻合良好。
2019-07-11 cond-mat.mes-hall
Vibrational modes and low-temperature thermal properties of graphene and carbon nanotubes: A minimal force-constant model
我们提出了一个描述sp2杂化碳网络晶格动力学的唯象力常数模型。在这个模型方法中，我们引入了一组新的参数来计算声子色散的石墨烯拟合从头色散。碳纳米管的振动模式通过折叠石墨烯的2D色散并对低频模式应用特殊校正来获得。特别注意的是精确的色散规律的声学模式，它决定了低频的热性能和揭示量子尺寸效应的碳纳米管。在声子谱的基础上，我们计算了几种不同直径的非手性纳米管的比热和热导。通过比热随温度的变化，我们证明了碳纳米管的声子谱具有一维行为，并且声子子带在低温下是量子化的。因此，我们证明了量子化的声子热导的分析的基础上的热输运的朗道理论。
2008-06-17 cond-mat.mes-hall
Dissipation in graphene and nanotube resonators
研究了石墨烯纳米谐振器中不同的阻尼机制：衬底中的电荷、衬底和石墨烯片中的欧姆损耗、表面键的断裂和愈合（维可牢效应）、两级系统、附着损耗和热弹性损耗。我们发现，对于现实的结构和相反的半导体谐振器，耗散是由石墨烯层和金属栅极的欧姆损耗为主。这项研究的延伸碳纳米管为基础的谐振器。
2007-09-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Layering transitions in superfluid helium adsorbed on a carbon nanotube mechanical resonator
氦被认为是研究相变的模型系统。特别令人感兴趣的是二维的超流相。本文报道了碳纳米管表面吸附超流氦膜的测量结果。我们测量纳米管的机械振动来探测吸附的氦膜。我们证明了氦层的形成高达五个原子的厚度。在增加的蒸汽压，我们观察到的层与不连续的吸附原子的数量和声速在吸附膜的层生长。这些迄今未观察到的不连续性指向一系列一级分层过渡。我们的研究结果表明，氦吸附在纳米管的多层膜是前所未有的质量相比，以前的作品。他们铺平了道路，以新的研究量子化超流体涡旋动力学的圆柱表面上，Berezinskiii-Kosterlitz-无相变在这个新的几何形状，也许也超固体在晶体单层量子蒙特卡罗计算预测。
2019-04-29 cond-mat.mes-hall
Fast measurement of carbon nanotube resonator amplitude with a heterojunction bipolar transistor
碳纳米管（CNT）机电谐振器已经展示出用于检测小质量和力的前所未有的灵敏度。低温装置中的检测速度通常受到CNT接触电阻和寄生电容的限制。我们报告使用的异质结双极晶体管（HBT）放大电路附近的设备，以测量微秒的时间尺度的机械振幅。库仑整流方案，其中的探针信号是在比机械驱动信号低得多的频率，允许调查的强非线性政权。通过在谐振子方程中包含Duffing和非线性阻尼项，观察和建模线性和非线性区域中的瞬态行为。我们表明，非线性制度可以导致更快的机械响应时间，在10微秒的顺序上的设备和电路，潜在地使单分子的磁矩在其自旋弛豫和退相时间尺度内进行测量。
2017-07-10 cond-mat.mes-hall
Hidden vibrational bistability revealed by intrinsic fluctuations of a carbon nanotube
本文证明在时不变驱动的碳纳米管中，安静态与大幅自激振荡可共存，该隐藏双稳态通过系统涨落引发的泊松随机切换得以揭示，并提出极简模型将其归因于非线性摩擦随振幅的非单调变化，具有普适意义。
2025-04-30 cond-mat.mes-hall
Self-detecting gate-tunable nanotube paddle resonators
我们已经制作了悬挂式金属叶片谐振器与碳纳米管作为自我检测的扭转弹簧。我们观察到栅极可调谐振，无论是调整到更高或更低的频率时，增加背栅上的直流电压。我们将前一种模式归因于桨式谐振器的弯曲振动，而将后一种模式归因于扭转振动。与自顶向下硅制造的桨状谐振器相比，纳米管弹簧具有较小的扭转弹性常数，并提供较大的频率可调谐性。
2008-09-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optical control of individual carbon nanotube light emitters by spectral double resonance in silicon microdisk resonators
单壁碳纳米管作为与硅光子学兼容的纳米级光源具有优势，因为它们在电信波长处显示室温发光，并且可以直接在硅衬底上合成。在这里，我们展示了单个发光碳纳米管与硅微盘谐振器的集成。从纳米管发出的光子有效地耦合到回音壁模式，在磁盘内循环并照亮其周边。此外，我们控制这样的发射调谐激发波长的共振和共振的高阶模式在同一磁盘。我们的研究结果开辟了使用嵌入在光子电路中的纳米管发射器的可能性，这些光子电路可以通过光谱双共振单独寻址。
2013-03-25 cond-mat.mes-hall physics.optics
Entropic Spectral Broadening in Carbon Nanotube Resonators
我们模拟了悬浮碳纳米管（CNT）谐振器在宽温度范围内的行为，以解决实验中出现的无法解释的光谱展宽和频率偏移。我们发现，热涨落诱导共振模式之间的强耦合。这种效应导致光谱波动，这很容易解释在$300\ K$处实验观察到的品质因数$Q\sim100$。使用平均场的方法来描述熵的波动，我们分析计算$Q$和频率的变化，在拉伸和屈曲的碳纳米管，并找到很好的协议与模拟。
2011-10-07 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Control of vibrational states by spin-polarized transport in a carbon nanotube resonator
我们研究了悬浮碳纳米管量子点与两个铁磁引线接触时的自旋相关输运，量子点的自旋耦合到弯曲力学模式。自旋-振动相互作用在量子点的两个能级之间引起自旋翻转过程。这种相互作用源于自旋-轨道耦合或磁场梯度。非弹性振动辅助自旋翻转引起的机械阻尼，并为施加的偏置电压，到一个稳定的非平衡占据的谐振子。我们分析了这些影响的功能的点的能级分离和磁极化的线索。依赖于磁结构和偏置电压的极性，我们可以强烈地冷却一个单模或泵能量到它。在后一种情况下，我们发现，在我们的近似下，系统最终接近一个政权的机械不稳定。此外，由于电子输运的自旋取向的敏感性，我们发现的电流-电压特性的纳米机械运动的签名。因此，振动状态可以在输运测量中读出。
2015-03-01 cond-mat.mes-hall
Towards carbon nanotube growth into superconducting microwave resonator geometries
悬浮碳纳米管的原位生长有利于未扰动的电子输运谱和高Q振动模式的观察。对于复杂的结构集成，例如，对于片上超导RF元件，选择经受住化学气相沉积（CVD）工艺的化学和物理抗性材料提供了挑战。我们演示了实现的双折射共面波导谐振器，表现出明确的谐振行为，在低温下，即使在已暴露于纳米管生长条件。将CVD之前和之后的MoRe装置的性质与参考铌装置进行比较。
2016-06-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Mode coupling, bi-stability, and spectral broadening in buckled nanotube resonators
双稳态机械谐振器在传感器、存储元件和量子计算等各种应用中发挥着重要作用。虽然基于碳纳米管（CNT）的谐振器作为有前途的纳米机电器件已被广泛研究，但双稳态CNT谐振器从未被证明。在这里，我们报告了一类新的碳纳米管谐振器中的纳米管是向上弯曲。我们发现，一个小的向上屈曲产生创纪录的电频率可调谐性，而较大的屈曲可以实现欧拉-伯努利（EB）的双稳定性，最小的机械谐振器与两个稳定的配置。我们相信，这些最近发现的碳纳米管器件将开辟新的途径，实现纳米传感器，机械存储元件和参量放大器。此外，我们提出了一个三维的理论分析，揭示显着的非线性耦合之间的平面和平面外的静态和动态的运动模式，和一个独特的三维EB卡通过过渡。我们利用这种耦合提供了一个结论性的解释，在室温下的CNT谐振器的低品质因数，在纳米尺度上理解耗散机制的关键。
2021-10-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Co-sputtered MoRe thin films for carbon nanotube growth-compatible superconducting coplanar resonators
钼基合金薄膜在达到$T_c=15\mathrm{K}$的临界温度下具有超导电性。同时，薄膜在生长单壁碳纳米管通常所需的高温甲烷/氢气气氛中高度稳定。我们表征钼合金薄膜沉积通过同时溅射从两个来源，相对于它们的成分作为溅射参数的函数和它们的电子直流以及GHz的性能在低温下。具体的重点放在碳纳米管的生长条件对薄膜的影响。超导共面波导谐振器光刻定义，我们证明了谐振器保持功能时，经历纳米管生长条件，并表征其性能作为温度的函数。这为在超导共面波导电路元件上原位生长超洁净纳米管器件铺平了道路。
2015-10-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Imaging vibrations of locally gated, electromechanical few layer graphene resonators with a moving vacuum enclosure
对纳米机械谐振器的振动进行成像意味着根据其频率响应对平面内位置的依赖性来测量其弯曲模式形状。应用于二维谐振器，这种技术提供了丰富的信息，原子级薄膜的机械性能。我们提出了一个简单而强大的系统，在室温和真空中的面内位移精度为$\approx0.20$ $μ$ m的几层石墨烯（FLG）谐振器的振动成像。它包括一个坚固的真空外壳安装在一个三轴微定位阶段和设计的自由空间光学测量振动。该系统配备了超柔性射频波导，以电致动谐振器。用它，我们通过测量其频率响应作为膜上的位置的函数来表征FLG谐振器的最低频率模式。谐振器悬挂在纳米制造的局部栅电极上，该栅电极既充当反射镜又充当电容器板，以在射频下致动振动。从这些测量中，我们估计膜的热膨胀系数与热导率的比率，并且我们测量最低频率模式的有效质量。我们补充我们的研究与全球门控谐振器和图像的前三个振动模式。在那里，我们发现膜中的褶皱局部抑制振动。
2021-01-04 cond-mat.mes-hall
Multiwall nanotubes of molybdenum disulfide as optical resonators
我们研究了由几十个单层组成的MoS $_2$纳米管（NT）的光学性质。我们揭示了强峰的显微光致发光（$μ$ -PL）光谱检测时，沿NT轴偏振的光。我们开发了一个模型，描述的光学性质的纳米管作为光学谐振器，支持量子化的耳语画廊模式内NT壁。在$μ$ -PL中的共振的实验观察允许人们使用它们作为估计壁宽度的非接触方法。我们的研究结果开辟了一条道路，使用这种NTs作为偏振敏感组件的纳米光子器件。
2018-07-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrical generation and absorption of phonons in carbon nanotubes
离散的振动自由度和电子自由度之间的相互作用直接影响分子系统的化学和物理性质。这种耦合通常通过光学方法如荧光、吸收和拉曼光谱来研究。分子电子器件为在单分子水平上研究振动-电子相互作用提供了新的机会。例如，从扫描隧道显微镜尖端注入金属的电子可以激发尖端和金属之间间隙中的分子的振动激发。在这里，我们展示了如何将电流直接注入到自由悬浮的单个单壁碳纳米管中，以激发，检测和控制分子的特定振动模式。电子非弹性隧穿进入纳米管导致径向呼吸模式的非平衡占据，导致连续电子隧穿事件引起声子的受激发射和吸收。我们利用这种效应来测量声子寿命的顺序为10纳秒，对应的品质因数远远超过10000这个纳米机械振荡器。
2005-01-21 cond-mat.mes-hall
An electrical probe for mechanical vibrations in suspended carbon nanotubes
利用STM探针研究了悬浮碳纳米管的输运性质。发展了电子与机械振动耦合的微观理论。它预测的位置依赖的耦合常数，相当大的，只有在该地区的振子位于。这一事实对传输特性有着深远的影响，它允许提取关于纳米管振动部分的位置和大小的信息。
2011-10-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
DC Signature of snap-through bi-stability in carbon nanotube resonators
表现出欧拉-伯努利突变屈曲的双稳态拱形梁被广泛用作各种应用中的电子器件，例如存储器件、能量采集器、传感器和致动器。最近，我们报道了迄今为止最小的双稳态谐振器的实现，其形式为弯曲的悬浮碳纳米管（CNT），其表现出独特的三维快速过渡和极大的频率变化。在这篇文章中，我们解决了这些设备的一个独特的特点，其中一个显着的变化，在直流电导也观察到在机械的快速通过过渡。在验证了由于“跳跃”引起的CNT张力的变化不能解释测量的电导差异之后，我们将电导“跳跃”归因于由于突跳屈曲引起的电容变化。然而，我们表明，这种现象的定量分析是不是在所有琐碎的，并且仅由于我们的能力，以预测准确的CNT形状之前和之后的过渡。了解这种机制可以快速表征制造的器件，并提高我们对其行为的理解，这是进一步开发这种技术和更好设计的关键。作为一个例子，我们展示了这种现象的滞后特性是如何实现静态锁存的能力，有用的RF开关，双稳态继电器，和存储器设备的指示。
2022-03-08 cond-mat.mes-hall
