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近日，电子科技大学王曾晖课题组等在二维材料纳机电系统（NEMS）研究领域取得新进展。研究成果以“Frequency Scaling and Elastic Transition in HF–VHF WS₂ NEMS Resonators”为题，发表于Science China Information Sciences。第一作者包括基础与前沿研究院博士后朱健凯，硕士生吕辰飞，博士生苏子洛。电子科技大学基础与前沿研究院为第一完成单位。

二维过渡金属硫族化合物因兼具优异的电学与力学性能，被认为是新一代微纳器件的重要候选材料。其中，二硫化钨（WS₂）在电子器件中表现突出，但其在纳机电系统中的高频动力学规律仍缺乏系统研究。针对这一问题，研究团队制备了30个不同尺寸与厚度的WS₂圆形鼓膜纳机电谐振器，并利用激光干涉测量系统对其振动行为进行精确表征，实现了从高频（HF）到甚高频（VHF）范围的稳定工作。

图 WS₂纳机电谐振器的结构与谐振响应特性研究

结合理论模型与实验数据，研究人员提取出二维 WS₂ 的杨氏模量约为 141.7 GPa，并阐明了WS₂纳米机电器件的频率尺度关系（Frequency Scaling Law）。研究进一步发现，随着厚度变化，谐振器会经历从膜主导到板主导的连续弹性转变，并存在一个关键的“过渡区”。处于该区域的低张力器件表现出显著的电调控能力，在0–10 V栅压范围内，谐振频率可实现约36%的调谐能力。

这一研究为WS₂纳米机电器件的结构设计与性能优化提供了指导框架，并为WS₂器件的高频传感与可调射频应用拓展了新的实现路径。

该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金青年基金等项目的支持。

论文链接：

https://www.sciengine.com/SCIS/doi/10.1007/s11432-025-4709-4