俄科学家首次发现光对纳米机电系统的不寻常影响品质因数的“冻结”变化

据《俄罗斯科学》网报道，俄罗斯科学院新西伯利亚分院Rzhanova半导体物理研究所和新西伯利亚国立大学的科学家使用了一种纳米机械谐振器，该谐振器是一种非常薄（数百纳米）的振荡“悬浮”半导体膜。事实证明当暴露在光下时，谐振器的主要特性之一——品质因数发生了变化，并且在关闭光源后未恢复到先前的状态。该研究成果发表在《应用物理快报》上，并入选其最优秀的文章之一。

纳米机电系统（NEMS）使我们能够研究纳米世界中物理量的性质。例如，使用NEMS可以测量单个分子的质量。NEMS的研究和创造是现代物理学趋势之一。

纳米谐振器有其自己的振荡频率（谐振频率）。它在外力（例如分子质量）的影响下发生变化，并且可以进行测量。纳米谐振器还能够将振动能量转换为光信号，或“捕获”正在研究的介质中新分子的出现，因此可以用作识别极少量物质的传感器。

“由于暴露在光线下，设备的品质因数发生了变化，这一事实令人惊讶，而且以前没人见过。纳米导体通常使用光学方法进行研究，现在很明显这并不总是正确的。通过测量，我们会影响正在研究的系统。品质因数是谐振器最重要的特性之一，它越高，设置的设备谐振频率就越好，这意味着可以用它来更精确地测量必要的物理量。因此，了解判定品质因数的机制对于纳米谐振器的研究和开发至关重要。”文章第一作者、俄罗斯科学院新西伯利亚分院Rzhanova半导体物理研究所非平衡半导体系统实验室安德烈·安纳托利耶维奇·舍维林博士说。

为制造纳米谐振器，文章描述的工作使用了基于砷化镓和二维电子气的半导体多层结构。在一系列的工作步骤中，选择性地蚀刻了一个中间层（牺牲层），因此可以在基板上“悬浮”半导体薄膜。这个振动的薄膜就是谐振器。

“我们的团队长期从事基于砷化镓的半导体纳米结构的研究，其性质对我们来说是很熟悉的。而纳米机电系统对我们来说是一个相对较新的领域，它连接纳米结构的电气和机械特性，在两个方向的交界处。如我们的实验所示，这使我们能够从根本上发现新现象。”文章的共同作者、非平衡半导体系统实验室的首席研究员、西伯利亚国立大学通用物理系主任、物理数学博士亚瑟·格里戈里耶维奇·波哥索夫说。

该研究由俄罗斯科学基金（No.18-72-10058）和俄罗斯科学院新西伯利亚分院Rzhanova半导体物理研究所政府项目（No.0306-2019-0019）共同支持。