論文の概要: Micromechanical high-Q trampoline resonators from strained crystalline
InGaP for integrated free-space optomechanics
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2211.12469v2
- Date: Thu, 15 Dec 2022 14:10:37 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-19 04:08:42.482625
- Title: Micromechanical high-Q trampoline resonators from strained crystalline
InGaP for integrated free-space optomechanics
- Title（参考訳）: ひずみ結晶InGaPからのマイクロメカニカル高Qトランポリン共振器による自由空間光力学
- Authors: Sushanth Kini Manjeshwar, Anastasiia Ciers, Fia Hellman, J\"urgen
Bl\"asing, Andr\'e Strittmater, Witlef Wieczorek
- Abstract要約: 引張拘束材料は、ナノ・マイクロメカニカル共振器を超低調波で製造するために使用されている。
これらの機械共振器は室温での力覚や量子光学の応用に特に関心がある。
我々は,III-Vヘテロ構造上にエピタキシャルに成長可能な結晶材料である引張ひずみInGaPを用いたマイクロメカニカル共振器を実証した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Tensile-strained materials have been used to fabricate nano- and
micromechanical resonators with ultra-low mechanical dissipation in the kHz to
MHz frequency range. These mechanical resonators are of particular interest for
force sensing applications and quantum optomechanics at room temperature.
Tensile-strained crystalline materials that are compatible with epitaxial
growth of heterostructures would thereby allow realizing monolithic free-space
optomechanical devices, which benefit from stability, ultra-small mode volumes
and scalability. In our work, we demonstrate micromechanical resonators made
from tensile-strained InGaP, which is a crystalline material that can be
epitaxially grown on III-V heterostructures. The strain of the InGaP layer is
defined via its Ga content when grown on (Al,Ga)As. In our case we realize
devices with a stress of up to 470\,MPa along the $[1\,1\,0]$ crystal
direction. We characterize the mechanical properties of the suspended InGaP
devices, such as anisotropic stress, anisotropic yield strength, and intrinsic
quality factor. We find that the latter degrades over time. We reach mechanical
quality factors surpassing $10^7$ at room temperature with a $Q\cdot f$-product
as high as $7\cdot10^{11}$ with trampoline-shaped micromechanical resonators,
which exploit strain engineering to dilute mechanical dissipation. The large
area of the suspended trampoline resonator allows us to pattern a photonic
crystal to engineer its out-of-plane reflectivity in the telecom band, which is
desired for efficient signal transduction of mechanical motion to light.
Stabilization of the intrinsic quality factor together with a further reduction
of mechanical dissipation through hierarchical clamping or machine
learning-based optimization methods paves the way for integrated free-space
quantum optomechanics at room temperature in a crystalline material platform.
- Abstract（参考訳）: 引張拘束材料は、kHzからMHzの周波数範囲で超低振動のナノ・マイクロメカニカル共振器を製造するために使用されている。
これらの機械共振器は室温での力覚応用や量子光学に特に関心がある。
ヘテロ構造のエピタキシャル成長に適合する引張ひずみ結晶材料は、安定性、超小型モードボリューム、スケーラビリティの恩恵を受けるモノリシックな自由空間光機械デバイスを実現することができる。
本研究では,III-Vヘテロ構造上にエピタキシャルに成長可能な結晶材料である引張ひずみInGaPを用いたマイクロメカニカル共振器について述べる。
InGaP層のひずみは(Al,Ga)As上に成長するとGa含有量を介して定義される。
このケースでは、[1\,1\,0]$結晶方向に沿って最大470\,mpaの応力を持つデバイスを実現する。
懸濁InGaP素子の機械的特性として, 異方性応力, 異方性降伏強度, 固有品質係数を特徴付ける。
時間が経つにつれ、後者は劣化する。
我々は, トランポリン形マイクロメカニカル共振器を用いて, 室内温度で10^7ドルを超える機械的品質係数を, 最大7$10^{11}$で達成し, ひずみ工学を利用して機械的消散を希釈した。
吊り下げられたトランポリン共振器の広い面積は、光子結晶をパターン化して、光への機械的動きの効率的な信号伝達が望まれるテレコムバンドの面外反射率を設計することができる。
内在的品質因子の安定化と、階層的クランプや機械学習に基づく最適化手法による機械的散逸のさらなる低減は、結晶性材料プラットフォームにおける室温における統合自由空間量子光学への道を開く。
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