纳机电系统中气体吸附解吸附问题研究

摘要

本文采用吸附动力学中吸附平衡的思想，从吸附的基本原理出发，以单层吸附理论分析方法为基础，用多层吸附理论对气体吸附问题所引起的对NEMS谐振器件的谐振频率和品质因数的影响作了相应的理论分析，对结果按照影响参数分类作了数值仿真，并和单层吸附理论的结果进行了比较。最后对于已有的气体吸附解吸附问题对NEMS谐振器件的噪声影响作了一个简要介绍。 数值仿真结果显示，不论是单层吸附理论还是多层吸附理论，其相同点在于都有个饱和吸附量，只是饱和的条件不同，这也是两种理论的主要差别之处，其外在表现是两种理论适用范围的不同。单层吸附理论适用于低压的情况，而多层吸附理论适用于较高的压强。

目录

文摘

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第一章引言

1.1课题研究背景——微纳机电系统简介

1.2本课题主要工作及内容安排

1.3课题国内外进展情况

第二章吸附～解吸附理论

2.1固体表面特性

2.2吸附的本质——吸附力理论和固体表面的力场分布

2.2.1两个原子之间的作用力与势能

2.2.2吸附原子势能的计算

2.3吸附动力学

2.4吸附平衡理论和平衡吸附量的计算

2.4.1 Langmuir单层吸附理论

2.4.2 BET多层吸附理论

2.5小结

第三章振动理论

3.1简谐振动

3.2单自由度系统的自由振动

3.2.1无阻尼自由振动

3.2.2有粘性阻尼的自由振动

3.3单自由度系统的强迫振动

3.4谐振梁振动理论

3.5 小结

第四章NEMS中气体吸附问题对器件谐振频率的影响

4.1理论推导过程

4.1.1吸附理论公式

4.1.2双端固支梁的谐振频率及微小质量改变对谐振频率的影响

4.1.3三种吸附理论所得到的△m对△f的影响

4.2数值仿真及讨论

4.2.1温度恒定时气体压强的影响

4.2.2 BET多层吸附理论中常数c的影响

4.2.3压强恒定时温度的影响

4.3小结

第五章NEMS中气体吸附问题相关品质因数QSURFACE的计算及其对器件品质因数Q的影响

5.1气体吸附相关品质因数QSURFACE的计算

5.1.1吸附问题中的等效杨氏模量及品质因数Q的计算方法

5.1.2表面吸附层厚度δ的计算及最终品质因数Q值的表达式

5.2吸附问题对器件品质因数的影响

5.3等效阻尼系数的求解

5.3 小结

第六章气体吸附～解吸附过程的噪声影响

第七章结束语

7.1总结

7.2本课题的后续课题研究方向建议

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢