論文の概要: Heterogeneous integration of superconducting thin films and epitaxial
semiconductor heterostructures with Lithium Niobate
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2302.02712v2
- Date: Sun, 30 Apr 2023 14:37:19 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-02 18:32:45.982875
- 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. Finley, 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圧電・光非線形ニオブ酸リチウムへの拡張性ヘテロ積分について報告する。
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現を可能にする。
- 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 piezoelectric and optically
nonlinear lithium niobate. The implemented processes combine the
sputter-deposited thin film superconductor niobium nitride and III-V compound
semiconductor membranes onto 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 $Q \approx 17000$ representing a
three-fold enhancement compared to identical devices with normal conducting
electrodes. Superconducting operation of $\approx 400\,\mathrm{MHz}$ resonators
is achieved to temperatures $T>7\,\mathrm{K}$ and electrical radio frequency
powers $P_{\mathrm{rf}}>+9\,\mathrm{dBm}$. Heterogeneously integrated single
quantum dots couple to the resonant phononic field of the surface acoustic wave
resonator operated in the superconducting regime. Position and frequency
selective coupling mediated by deformation potential coupling is validated
using time-integrated and time-resolved optical spectroscopy. Furthermore,
acoustoelectric charge state control is achieved in a modified device geometry
harnessing large piezoelectric fields inside the resonator. The hybrid quantum
dot - surface acoustic wave resonator can be scaled to higher operation
frequencies and smaller mode volumes for quantum phase modulation and
transduction between photons and phonons via the quantum dot. Finally, the
employed materials allow for the realization of other types of optoelectronic
devices, including superconducting single photon detectors and integrated
photonic and phononic circuits.
- Abstract（参考訳）: 強圧電および光学非線形ニオブ酸リチウム上での超伝導電極およびエピタキシャル半導体量子ドットのスケーラブルなヘテロ積分について報告する。
実装プロセスは、スパッタ蒸着した薄膜超伝導体窒化ニオブとIII-V化合物半導体膜をホスト基板上に結合する。
内部品質因子が$Q \approx 17000$の弾性表面波共振器用ゼロ抵抗電極材料として、通常の導電性電極と同一の装置と比較して3倍の強化を示す超伝導薄膜を用いる。
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。
不均一に統合された単一量子ドットは超伝導系で作動する表面波共振器の共振音場に結合する。
時間積分および時間分解光学分光法を用いて、変形電位結合を媒介とする位置および周波数選択結合を検証する。
さらに、共振器内部の大きな圧電場を利用する改良装置形状において、共振器電荷状態制御を実現する。
ハイブリッド量子ドット-表面音響波共振器は、量子ドットを介して光子とフォノンの間の量子位相変調および転送のために、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る。
最後に、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現を可能にする。
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