Why NEMS tick-tock is not regular?

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De nombreuses applications des NEMS sont basées sur la mesure des changements de leur fréquence de résonance en fonction de perturbations extérieures. Ainsi, la stabilité intrinsèque de leur résonance est un point crucial pour espérer amener un dispositif NEMS sur le marché. Or, jusqu’à maintenant, cette stabilité reste encore décevante. Le travail effectué par S. Hentz et les équipes du CEA - LETI et de Caltech porte sur la stabilité en fréquence de résonateur NEMS en silicium via des mesures de variance d’Allan et de corrélation de bruit pour identifier l’origine du bruit de fréquence. Cette étude constate que leur résonateur, mais également les autres résonateurs dans la littérature, ont une stabilité deux ordres de grandeurs moins bonne que celle attendue dans le cas d’un bruit additif d’origine thermomécanique. Malgré une exploration détaillée des différents mécanismes pouvant conduire à ce bruit supplémentaire, les auteurs ne parviennent pas à l’identifier et en appellent à la communauté pour s’interroger plus en profondeur sur l’origine de ce désaccord.

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Stabilité en fréquence de différents résonateurs mécaniques rencontrés dans la littérature en fonction de leur masse. La valeur expérimentale est en vert et la valeur attendue si la stabilité n’était que limitée par le bruit thermomécanique est en orange.