NEMS(或称纳机电系统)是上世纪90年代末提出来的一个新概念,是继MEMS后在系统特征尺寸和效应上具有纳米技术特点的一类超小型机电一体的系统,一般指特征尺寸在亚纳米到数百纳米,以纳米级结构所产生的新效应(量子效应、界面效应和纳米尺度效应)为工作特征的器件和系统。纳机电谐振器是NEMS中常见的器件,研究纳机电谐振器的机械特性及阻尼机制对NEMS基本理论的发展及器件的设计,优化都具有重要的意义。非线性特性是纳机电谐振器一个重要的特征,实验表明当谐振器的振幅只有十几纳米时便表现出明显的非线性行为,其具体描述为:谐振器在外在正弦激励下做简谐振动,随着正弦激励频率的增加,谐振器的振幅逐渐增加至最大点,然后经过一段不稳定的振动后迅速停止振动,将这种现象称为跳跃现象;其中振幅最大点所对应的频率称为外在激励作用下的谐振频率,该频率与自由振动下的谐振频率之差称为频率偏移。本文根据达芬方程描述非线性振动系统,对具体尺寸的谐振器进行了分析和计算,指出达芬系统能够较好地展现纳机电谐振器的非线性特性;接着讨论了纳机电谐振器在多频激励下的机械特性,由多谐波激励的振动理论可知,此时非线性方程的解不但包含两个激励频率的项,在非线性区域内还包括大量组合波,并利用数值解求出在非线性区域内随着外加激励强度的增加出现了大量的伴峰或次谐波,从而实现了纳机电谐振器的机械混频。虽然达芬振动系统能够较好地解释纳机电谐振器的非线性特性和混频特性,然而该动力学模型内部的参数均为实验测量得到,这对进一步理论设计纳机电器件提出了新的挑战。当前NEMS器件设计的目标是高Q值,低功耗,需要对NEMS系统的各种阻尼机制进行讨论,从而可以确定某种损耗机制是基础的,某种损耗机制是可以通过改善工作环境和提高工艺设计避免的,故研究纳机电谐振器能量损耗的主导机制具有重要的意义。本文主要探讨了热弹性阻尼的机理及相关模型,并讨论了器件热力学参数及几何参数对系统品质因数和阻尼参数的影响,并在常温下进行了模拟,给出了品质因数和阻尼参数与几何参数的关系;针对硅-金复合梁结构的谐振器,根据两个不同的假设,分别提出了计算复合梁热弹性阻尼的方法,并讨论了复合梁热弹性阻尼与金属厚度的关系,这为进一步研究纳机电系统阻尼机制提供了新思路,为具体设计纳机电混频器提供了一些参考。本课题对进一步研究纳机电混频器的设计具有一定的参考价值。