Silizium- statt Quarzoszillator

Seit längerem forschen Wissenschaftler an nanomechanischen Oszillatoren, die eines Tages die vergleichsweise groben Quarzoszillatoren in elektronischen Schaltkreisen ablösen könnten.

Im Auge hat man feine Streifen von vibrierendem Silizium, die nur wenige hundert Atome dick sind. Um die Schwingungen eines nanomechanischen Oszillators zu messen, wird ein AFM (Atomic Force Microscope) entlang des oszillierenden Si-Streifens geführt (siehe Grafik).

Dabei enthält man eine Interaktion zwischen der bewegten AFM-Spitze und dem Oszillator, deren Schwingung mit dem Laser abgetastet wird. Die Frequenz dieser Schwingung kann mit mathematischen Algorithmen herausgezogen werden. Das eigentliche AFM ist nur so groß wie ein winziger Chip.

Für die Arbeiten an den Nano-Oszillatoren wurde ein Si-Streifen verwendet, der – zwischen 5 µm und 12 µm lang – am einen Ende fest mit dem Substrat verbunden ist, am anderen Ende frei schwingt.

Die Breite des Streifens liegt zwischen 0,5 µm und 1 µm und die Dicke bei etwa 250 nm. Der damit natürliche Frequenzbereich liegt zwischen 1 MHz und 15 MHz.