表面效应对纳米开关结构线性弯曲行为的影响

摘要

纳米开关结构是纳米机电系统中的重要控制元件，基于表面能的模型引入表面效应，分析了表面效应和分子间作用力同时对纳米开关结构线性弯曲行为的影响。对应变能与表面能进行变分，并通过最小势能原理，推导出纳米开关的控制方程以及边界条件，并运用同伦摄动法来求解该非线性微分方程。通过计算结果具体分析了不同边界条件下纳米开关在考虑表面效应和Casimir力作用下表面效应对纳米开关弯曲变形、吸合电压的影响。研究结果表明，表面效应会使得纳米开关结构的弯曲变形更小，从而使得吸合电压变大，表面效应对纳米开关的吸合稳定性具有显著的影响。这对认识和研究纳米开关的力学行为，以及纳米开关的设计与制备有着重要的理论意义与实际使用价值。

关键词

表面效应 / 纳米开关 / 分子间作用力 / 弯曲变形

基金资助

国家自然科学基金资助项目(No.11502197); 陕西省科技厅资助项目(No.2018JM1030); 中国留学基金委CSC资助项目(No.202008610039)