動遠(yuǎn)離源極，從源極斷開并回到其在圖17(a)中的初始位置。在該點，從源極到漏極不存在 導(dǎo)電路徑。
[0077] 在實施例中，與傳統(tǒng)CMOS晶體管相比的優(yōu)勢包括，這種混合式晶體管具有從源極 到漏極幾乎是零的斷開狀態(tài)電流，因為導(dǎo)電元件（例如，納米線）從源極物理地斷開。與機(jī) 械開關(guān)（例如，如在圖2中）相比，由于開關(guān)機(jī)制來自于改變M0S晶體管中的電子能級（其 是相對迅速的過程），因此混合式晶體管開關(guān)得較快。
[0078] 在第七個方面中，根據(jù)本發(fā)明的實施例，描述了具有納米線繼電器的功率門控M0S 晶體管。作為示例，圖18是根據(jù)本發(fā)明的實施例，繼電器控制功率到兩個CMOS反相器的電 路圖1800。
[0079] 參考圖18,示出了根據(jù)圖2的納米線繼電器正在門控功率到兩個CMOS反相器 (INV1和INV2)的可能的電路。然而，要理解的是，可以使用任何類型和任意數(shù)量的電路（例 如，如果繼電器可以運(yùn)載足夠的電流）。納米線繼電器上的RG、RD和RS分別與圖2中的柵 極、端子1和端子2相對應(yīng)。Vcc是電源電壓。當(dāng)繼電器斷開時，沒有功率被提供到M0S晶 體管。當(dāng)繼電器閉合時，提供了到M0S晶體管的功率，并且器件類似于典型CMOS反相器來 工作。在實施例中，繼電器中的納米線可以采用與M0S晶體管相同的半導(dǎo)體材料來制造。
[0080] 在實施例中，優(yōu)勢包括使用納米線繼電器而并非M0S晶體管來門控功率到M0S電 路，以實現(xiàn)較低的能量使用。因為繼電器具有比M0S門控晶體管小的開關(guān)能量，并且當(dāng)處于 斷開狀態(tài)時并不從其端子泄漏電流，因此利用了較少的能量。較低的能量利用還導(dǎo)致了熱 量上較涼的開關(guān)。此外，使用這種納米線繼電器可以實現(xiàn)細(xì)粒度功率門控，因為制備工藝類 似于M0S晶體管并且主要元件可以是在M0S器件中所使用的首要半導(dǎo)體材料。
[0081] 在第八個方面中，根據(jù)本發(fā)明的實施例，描述了非易失性納機(jī)械存儲器件。作為示 例，圖19是根據(jù)本發(fā)明的實施例例示了機(jī)械NVM器件處于（a)存儲單元的初始斷開狀態(tài)， (b)位線連接到參考電壓的閉合狀態(tài)，以及（c)替代的斷開狀態(tài)的示意圖1900。
[0082] 參考圖19,示出了作為非易失性存儲（NVM)器件工作的納米線繼電器。Ml是位 線，具有電壓Vout。這是存儲單元的位狀態(tài)。M2連接到參考閉合狀態(tài)電壓，Vref。GM1是 寫入線，并且GM2是擦除線。為了將存儲單元的位狀態(tài)設(shè)置為開啟，利用寫入線將電壓施加 到GM1上，在GM1與M2之間創(chuàng)建了電壓差。如在圖9(b)中所示出的，納米線朝向GM1移動 并接觸Ml，將Ml連接到M2。Ml上的電壓現(xiàn)在是Vref，并且位狀態(tài)開啟。如果GM1與M2之 間的電壓差被移除（例如，如果失去了到器件的功率），則納米線由于所構(gòu)建的界面粘附而 將保持粘在Ml。因此，該狀態(tài)是非易失性的。
[0083] 為了將存儲單元的位狀態(tài)設(shè)置為關(guān)閉，利用擦除線將電壓施加到GM2上，在GM2與 M2之間創(chuàng)建了電壓差。如在圖19(c)中所示出的，納米線朝向GM2移動，從Ml斷開。因為 Ml不再連接到M2,因此位狀態(tài)關(guān)閉。如果GM2與M2之間的電壓差被移除（例如，如果失去 了到器件的功率），則取決于器件參數(shù)，納米線可以由于界面粘附而保持連接到GM2側(cè)，或 者其可以回到圖19(a)中的狀態(tài)。在任一種情況中，Ml和M2不具有導(dǎo)電路徑，并且位單元 保持在關(guān)閉狀態(tài)。因此，該狀態(tài)是非易失性的。
[0084] 圖19中的器件被示出有兩種可能的狀態(tài)。然而，要理解的是，如果存在另外的圍 繞納米線的位線和寫入線，則可以存在更多狀態(tài)。作為示例，在一個實施例中，如果在頁面 后面和頁面上方的視角中包括另外的位線和寫入線，則可以實現(xiàn)四種存儲狀態(tài)。此外，器件 可以耦合到CMOS電路用于提供讀取和寫入能力，并由于類似的制備工藝而可以被緊密地 集成。在實施例中，優(yōu)勢包括制備NVM繼電器器件具有每個位狀態(tài)不保留電荷的安全優(yōu)勢。 這防止了來自讀取狀態(tài)的侵略性的逆向工程方法（例如SEM無源電壓對比）。
[0085] 在第九個方面中，根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，描述了電子隧穿繼電器。作為示 例，圖20是根據(jù)本發(fā)明的實施例例示了幾種電子隧穿繼電器幾何結(jié)構(gòu)的示意圖2000,其中 示意圖的左邊部分例示了繼電器的斷開狀態(tài)，并且示意圖的右邊部分例示了繼電器的閉合 狀態(tài)。對于每幅圖，繼電器致動電壓被指示為在柵極電極的下面。
[0086] 參考圖29,電氣觸點之間的表面粘附力使得開關(guān)對于繼電器結(jié)構(gòu)來說較為困難。 為了緩和這個問題，可以設(shè)計繼電器幾何結(jié)構(gòu)，以使得一個或多個梁足夠接近以通過電子 隧穿來允許電流傳導(dǎo)，但仍然離得足夠遠(yuǎn)以使得表面粘附力最小化。電子隧穿允許電子在 兩個電極之間不存在物理接觸的情況下穿過有限的勢皇（例如空氣）。由于梁并不需要克 服表面粘附力來釋放結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)可以被設(shè)計為具有柔性的彈簧和低的致動電壓。正如 典型的繼電器結(jié)構(gòu)，因為繼電器不需要大的機(jī)械位移來閉合，因此進(jìn)一步減小了致動電壓。
[0087]圖21是根據(jù)本發(fā)明的實施例的粘附力與繼電器電流隨著隧道結(jié)的距離變化的標(biāo) 準(zhǔn)化圖示2100,隧道結(jié)的距離基于所包括的繼電器示意圖2102。設(shè)計點在于在保持通過繼 電器的類似電流的同時可以減小粘附力。圖22是根據(jù)本發(fā)明的實施例例示了可用于增加 電子隧穿的表面積的不同結(jié)的幾何結(jié)構(gòu)的示意圖2200。
[0088] 參考圖21，示出了具有隧道結(jié)的繼電器的模擬和模型。通過繼電器的電阻是通過 梁的電阻與通過隧道結(jié)的電阻之和。對于電子隧穿可能發(fā)生的短距離，繼電器電阻由通過 梁的電阻主導(dǎo)，然而對于長距離，電子隧穿電阻是主導(dǎo)的。圖21還描述了范德華粘附力隨 間隙距離變化。在實施例中，存在可以顯著減小粘附力而不影響通過繼電器的電阻的設(shè)計 點。如在圖22中所示出的，不同的繼電器接觸結(jié)構(gòu)還可用于增加隧道結(jié)的表面積。
[0089] 在第十個方面中，根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，描述了機(jī)械諧振振蕩器。作為示 例，圖23是根據(jù)本發(fā)明的實施例例示了使用（a)錨定在一側(cè)上以及（b)錨定在兩側(cè)上的納 米線的機(jī)械諧振振蕩器的示意圖2300。在DC極化偏置之上施加小的AC輸入，DC極化偏置 小于拉入電壓。在諧振頻率，由于線的機(jī)械諧振，可以在納米線與柵極之間產(chǎn)生較大的電抗 電流（表示為箭頭）。
[0090] 隨后參考圖23,示出了納機(jī)械結(jié)構(gòu)作為RF諧振器的另一種可能的應(yīng)用?？缭綎?極（GM)和納米線施加小于拉入電壓的DC極化電壓，以使得線少量偏轉(zhuǎn)。納米線偏轉(zhuǎn)的量 是小的，以使得其無法與柵極接觸（柵極上的絕緣體并不是嚴(yán)格必須的）。疊加在DC電壓 上的是小的AC電壓，施加AC電壓是用于激起納米線的機(jī)械諧振模式。在諧振頻率，除了由 于時變電壓而引起的穿過電阻器的固有AC電流以外，由于納米線的諧振移動，可以產(chǎn)生較 大的無功電流，其導(dǎo)致了時變電抗。
[0091] 圖24包括根據(jù)本發(fā)明的實施例的納機(jī)械諧振器的小信號電氣等同電路圖2400， 以及（b)針對被錨定在一側(cè)上并具有從50nm到1ym的各長度和5nm與10nm的厚度的納 米線的固有頻率（第1種和第2種模式）的計算結(jié)果的圖示2402。
[0092]參考圖24 (a)，示出了納機(jī)械諧振器的電氣等同電路。對于t時刻的AC電壓v⑴， 除了通過靜態(tài)電容器C0的正常電流路徑以外，還存在通過具有分別為Lm、Cm和Rm的電感、 電容和電阻的諧振電路的平行電流路徑。下標(biāo)m表示它們源于納米線的機(jī)械運(yùn)動。在小信 號的限制下，Lm=M/n2并且Cm=n2/K，其中M和K分別是是梁的彈簧質(zhì)量常數(shù)和有效 彈簧系數(shù)。n是被定義為n=eAVp/g2的機(jī)電轉(zhuǎn)導(dǎo)因子，其中e是介電常數(shù)，A是電容 器面積，Vp是DC極化電壓，并且g是間隙厚度。納米線的固有頻率被表示為\jlK^LmCm 。應(yīng)當(dāng)指出，電阻來自阻尼SRm=VS7(?//2,其中Q是品質(zhì)因數(shù)。對于具有厚度a、寬度 b和長度L的矩形線，M=PabL，P是質(zhì)量密度，并且經(jīng)典梁理論給出K=Eba3an4/12L3， 其中E是彈性模數(shù)，并且an是第n個波數(shù)。
[0093]工作頻率可以通過改變器件結(jié)構(gòu)、線的尺寸和DC偏置來調(diào)整。對于相同的納米線 尺寸，錨定在一側(cè)上的諧振器（見圖23 (a))示出了比錨定在兩側(cè)上的諧振器（見圖23(b)) 低的拉入電壓和諧振頻率。諧振頻率還通過DC極化電壓來調(diào)制，因為形狀和有效剛度隨著 納米線偏轉(zhuǎn)而改變。這使得電可調(diào)的諧振器中心頻率能夠?qū)崿F(xiàn)。諧振頻率還關(guān)鍵取決于梁 的物理尺寸，例如長度和厚度。圖24(b)示出了針對錨定在一側(cè)上并具有不同長度和厚度 的納米線的第1和第2固有頻率的計算結(jié)果。所有其它納米線參數(shù)與圖3中的納米線參數(shù) 相同。值得注意的是，固有頻率隨著長度減小和厚度增加而加大。
[0094] 在實施例中，納機(jī)械振蕩器的優(yōu)勢包括（但不限于）與CMOS片上單片RF濾波器 和振蕩器組件集成的能力。工作頻率可以通過跨越寬范圍改變梁尺寸和錨定條件來選擇， 并且還可以通過DC偏置條件來調(diào)整。高容量CMOS兼容的工藝還使得能夠?qū)嵤┐箨嚵械闹C 振器件，以便其可以增強(qiáng)輸出信號。
[0095] 圖25包括根據(jù)本發(fā)明的實施例的（a)針對錨定在一側(cè)（A-F)上和錨定在兩側(cè) (A-A)上的線，小信號諧振頻率（第1種模式）與DC極化電壓比較的圖示2500,以及（b) 對于A-A結(jié)構(gòu)，AC電流幅度的頻率響應(yīng)的圖示2502。A-A結(jié)構(gòu)示出了較高的拉入電壓（較 大范圍的DC偏置）和諧振頻率。在兩種情況中，諧振頻率隨著DC偏置增大而降低。在諧 振頻率附近，AC電流幅度示出了由于線的機(jī)械諧振而引起的大的峰值，并且響應(yīng)隨著增大 Q而增大。
[0096] 隨后參考圖25,示出了針對納機(jī)械諧振器的數(shù)值模擬結(jié)果。線的尺寸和模數(shù)與結(jié) 合圖2的器件所描述的模擬中的那些尺寸和模數(shù)相同。在圖25(a)中，針對兩種情況示出 了諧振頻率（第1種模式）與DC極化電壓比較，線被錨定在一側(cè)上（錨定-自由，"A-F"） 以及線被錨定在兩側(cè)上（錨定-錨定，"A-A"）。在A-A中的拉入電壓和諧振頻率比在A-F 中高。在兩種情況中，諧振頻率隨著DC偏置增大而降低。圖25(b)示出了對于A-A結(jié)構(gòu)具 有Vp=IV并且AC電壓具有幅度vac= 20mV的AC電流幅度的頻率響應(yīng)。響應(yīng)與C0dv/dt 進(jìn)行比較，COdv/dt表示對于相同的AC輸入，流過靜態(tài)平行板電容器的AC電流。在諧振頻 率附近（大約3. 37GHz)，諧振器示出了除了由于線的機(jī)械諧振而引起的背景電流以外的大 的AC電流，并且響應(yīng)隨著Q增大而增大。
[0097] 在第十一個方面中，根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，描述了通過硅的壓阻特性進(jìn)行 電流調(diào)制。作為示例，圖26是根據(jù)本發(fā)明的實施例例示了柵極偏置如何在繼電器與柵極電 極之間引入引力的示意圖2600,在繼電器與柵極電極之間的引入引力改變了機(jī)械梁的應(yīng)變 并調(diào)制電流通過梁和源極/漏極電極。