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RÉSUMÉ
Les nanostructures diverses sont de plus en plus présentes dans le monde de l’industrie. En effet, ce marché en forte croissance s’approprie le développement et la conception de nouveaux composants microsystèmes. Après un bref rappel du contexte actuel, cet article s’attache à décrire les phénomènes quantiques présents dans les nanostructures mécaniques et électriques (NEMS). L’effet de réduction d’échelle et les phénomènes quantifiés sont notamment abordés. Ainsi, les forces d'électrodynamiques quantiques jusqu'alors ignorées dans le domaine des microcomposants doivent être incluses dans la modélisation des NEMS.
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INTRODUCTION
Ce dossier tente de faire découvrir un domaine complexe de la physique en s'attachant à décrire les phénomènes quantiques présents dans les nanostructures mécaniques et électriques (NEMS).
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2. Effet de réduction d'échelle
Considérons une structure mécanique (cf. figure 2) composée de deux électrodes conductrices superposées, espacées d'une distance d, de longueur L, de largeur
et d'épaisseur h.
L'électrode supérieure de masse M est rappelée par un ressort de raideur k. Cette électrode peut se déplacer selon les trois dimensions.
Nous appliquons perpendiculairement à l'électrode supérieure, une force de module F S et nous venons mesurer la variation de capacité entre les deux électrodes induite par le déplacement de la masse M.
Sur les microcapteurs :
Microsystèmes : applications et mise en œuvre [E 3 090] de S. Paineau, P. Andreucci et C. Schaffnit
Capteurs microélectroniques [E 3 093] de A. Permuy, E. Donzier et F. Rezgui
Ce système peut être assimilé à un capteur inertiel simple.
Nous pouvons montrer que le rapport signal sur bruit (SNR) du système complet dans le cas d'une amplification classique est :
avec :
- B :
- constante qui dépend des paramètres électroniques de l'étage d'amplification.
Considérons maintenant une structure semblable à la précédente dont nous aurons réduit toutes les dimensions...
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Effet de réduction d'échelle
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - HIEROLD (C.) - From micro- to nanosystems mechanical sensors go nano. - J. Micromech. Microeng., vol. 14, p. S1– S11, août 2004.
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(2) - CASIMIR (H.B.G.) - On the attraction between two perfectly conducting plates. - Proc. Kon. Ned. Akad. Wettenschap, 51, p. 793 à 795 (1948).
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(3) - LAMOREAUX (S.K.) - Demonstration of the Casimir Force in the 0,6 to 6 µm Range. - Phys. Review Letters, vol. 75, no 1, p. 5 à 8, janv. 1997.
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(4) - CASIMIR (H.B.G.), POLDER (D.) - The Influence of Retardation on the London-van der Waals Forces. - Phys Review, vol. 73, p. 360 à 372, fév. 1948.
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(5) - GENET (C.) - La force de Casimir entre deux miroirs métalliques à température non nulle. - Thèse Doctorat Université Paris VI, Paris, juil. 2002.
-
(6) - SERRY (F.M.) and al - The...
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