論文の概要: Heterogeneous integration of superconducting thin films and epitaxial
semiconductor heterostructures with Lithium Niobate
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2302.02712v1
- Date: Mon, 6 Feb 2023 11:39:41 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-07 16:57:16.263681
- Title: Heterogeneous integration of superconducting thin films and epitaxial
semiconductor heterostructures with Lithium Niobate
- Title（参考訳）: 超伝導薄膜とエピタキシャル半導体ヘテロ構造とニオブ酸リチウムとの異種集積
- Authors: Michelle Lienhart, Michael Choquer, Emeline D. S. Nysten, Matthias
Wei{\ss}, Kai M\"uller, Jonathan J. Finely, Galan Moody, Hubert J. Krenner
- Abstract要約: 超伝導電極とエピタキシャル半導体量子ドットの高強度圧電および光非線形ニオブ酸リチウムへのスケーラブルなヘテロ集積について報告する。
実装されたプロセスは、スパッタ蒸着した薄膜超伝導体窒化ニオブとホスト基板上のIII-V化合物半導体膜を組み合わせる。
採用されている材料は、超伝導単光子検出器や集積フォトニック・フォノン回路を含む他の種類の光電子デバイスの実装を可能にする。
- 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: We report on scalable heterointegration of superconducting electrodes and
epitaxial semiconductor quantum dots on strong piezoelectic and optically
nonlinear lithium niobate. The implemented processes combine the
sputter-deposited thin film superconductor niobium nitride and III-V compound
semiconductor membranes on the host substrate. The superconducting thin film is
employed as a zero-resistivity electrode material for a surface acoustic wave
resonator with internal quality factors $Q_i > 16000$. Superconducting
operation of $\approx 400\,\mathrm{MHz}$ resonators is achieved to temperatures
$T>7\mathrm{K}$ and electrical radio frequency powers
$P_{\mathrm{rf}}>+9\,\mathrm{dBm}$. Position and frequency selective coupling
of single quantum dots heterogeneously integrated within the resonant phononic
field of the surface acoustic wave resonator is validated using time-integrated
and time-resolved optical spectroscopy. These experiments confirm deformation
coupling as the dominant coupling mechanism. Finally, acousto-electric charge
state control is achieved in a modified device geometry in which the large
piezoelectric fields strongly couple to the semiconductor. The implemented
hybrid quantum dot - surface acoustic wave resonator can be scaled to higher
operation frequencies and smaller mode volumes to realize quantum phase
modulation and transduction between photons and phonons via the quantum dot.
Finally, the employed materials allow for the implementation of other types of
optoelectronic devices, including superconducting single photon detectors and
integrated photonic and phononic circuits.
- Abstract（参考訳）: 超伝導電極とエピタキシャル半導体量子ドットの高強度圧電および光非線形ニオブ酸リチウムへのスケーラブルなヘテロ集積について報告する。
実装されたプロセスは、スパッタ蒸着した薄膜超伝導体窒化ニオブとホスト基板上のIII-V化合物半導体膜を組み合わせる。
超伝導薄膜は、内部品質係数$q_i > 16000$の弾性表面波共振器の無抵抗電極材料として用いられる。
400\,\mathrm{mhz}$共振器の超伝導動作は、温度$t>7\mathrm{k}$と電気周波数パワー$p_{\mathrm{rf}}>+9\,\mathrm{dbm}$で達成される。
表面波共振器の共振音場内に不均一に集積された単一量子ドットの位置および周波数選択結合を時間積分および時間分解光学分光法を用いて検証する。
これらの実験は変形結合を支配的結合機構として確認する。
最後に、アコスト電荷状態制御は、大きな圧電場が半導体に強く結合する改良されたデバイス形状で達成される。
実装されたハイブリッド量子ドット-表面音響波共振器は、より高い動作周波数とより小さなモードボリュームにスケールすることができ、量子ドットを介して光子とフォノン間の量子位相変調およびトランスダクションを実現する。
最後に、使用済みの材料は、超伝導単一光子検出器やフォトニックおよびフォノニック集積回路を含む、他のタイプの光電子デバイスの実装を可能にする。
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