Surface adsorbate fluctuations and noise in nanoelectromechanical systems.
Surface adsorbate fluctuations and noise in nanoelectromechanical systems.
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DOI：
10.1021/nl2003158
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发表时间：
2011-04-13
期刊：
影响因子：
10.8
通讯作者：
Roukes ML
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Yang YT;Callegari C;Feng XL;Roukes ML
固体表面的物理吸附在基础研究和技术研究中都具有重要意义。吸附物对微型机电谐振器和传感器的性能也是至关重要的。共振纳米机电系统(NEMS)的发展，特别是达到单分子水平的质量灵敏度，使得在一种新的区域中探测表面物理成为可能，其中少量的吸附原子在高品质因数(Q)NEMS谐振器中引起可检测到的频移，而吸附起伏导致共振频率噪声。在这里，我们报告了在190.5兆赫的高QNEMS谐振器上物理吸附的氙原子的动力学和涨落的测量和分析。测量的吸附光谱和频率噪声，结合表面扩散和吸附-脱附过程的解析模型，表明扩散主导了观察到的过剩噪声。这项研究还揭示了由扩散引起的频率噪声的新的功率定律，这可能对其他低维纳米系统具有重要意义。
Physisorption on solid surfaces is important in both fundamental studies and technology. Adsorbates can also be critical for the performance of miniature electromechanical resonators and sensors. Advances in resonant nanoelectromechanical systems (NEMS), particularly mass sensitivity attaining the single-molecule level, make it possible to probe surface physics in a new regime, where a small number of adatoms cause a detectable frequency shift in a high quality factor (Q) NEMS resonator, and adsorbate fluctuations result in resonance frequency noise. Here we report measurements and analysis of the kinetics and fluctuations of physisorbed xenon (Xe) atoms on a high-Q NEMS resonator vibrating at 190.5 MHz. The measured adsorption spectrum and frequency noise, combined with analytic modeling of surface diffusion and adsorption–desorption processes, suggest that diffusion dominates the observed excess noise. This study also reveals new power laws of frequency noise induced by diffusion, which could be important in other low-dimensional nanoscale systems.
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