論文の概要: Low Temperature Multi-mode Microwave Spectroscopy of Single Crystal Calcium Tungstate

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2312.05199v1
• Date: Fri, 8 Dec 2023 17:41:06 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-12-11 14:25:31.484014
• Title: Low Temperature Multi-mode Microwave Spectroscopy of Single Crystal Calcium Tungstate
• Title（参考訳）: 単結晶タングステートの低温マルチモードマイクロ波分光
• Authors: Elrina Hartman, Michael E Tobar, Ben T McAllister, Jeremy Bourhill, Maxim Goryachev
• Abstract要約: 単一結晶カルシウムタングステート(CaWO$_4$)は、電子量子力学(QED)を用いて固体中のスピンを研究する興味深い材料である 本研究では,CaWO$_4$の筒状単結晶から誘電体を装荷したマイクロ波空洞共振器を構築し,30mKでマルチモード分光を行う。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Single crystal calcium tungstate (CaWO$_4$) is an interesting material for investigating spins in solids using microwave quantum electrodynamics (QED). We construct a dielectrically loaded microwave cavity resonator from a cylindrical single crystal of CaWO$_4$ and perform whispering gallery multi-mode spectroscopy at 30 mK. This study found many high-$Q$ modes, indicating a low dielectric loss tangent ($\tan\delta<10^{-7}$) which enables high sensitivity analysis of photon-spin interactions. Measurements of spin $g_L$ factors and zero field splittings (ZFS) allow for identification and characterization of spins that arise from the presence of paramagnetic impurities. We found Gd$^{3+}$ concentrations of $\mathcal{O}(10^{13})$ cm$^{-3}$ and lower bounds on the spin concentration could be placed on the order of ppb. Additionally, we observe the presence of unknown rare\hyp{}earth metal impurities at much lower concentrations.
• Abstract（参考訳）: 単結晶カルシウムタングステート(CaWO$_4$)は、電子量子力学(QED)を用いて固体中のスピンを研究する興味深い材料である。 本研究では,CaWO$_4$の円筒単結晶から誘電体を装荷したマイクロ波空洞共振器を構築し,30mKでマルチモード分光を行う。 この研究では多くの高値q$モードを発見し、光子-スピン相互作用の高感度解析を可能にする低誘電損失(\tan\delta<10^{-7}$)を示す。 スピン$g_L$因子とゼロフィールドスプリッティング(ZFS)の測定は、常磁性不純物の存在から生じるスピンの同定とキャラクタリゼーションを可能にする。 我々は、Gd$^{3+}$濃度が$\mathcal{O}(10^{13})$ cm$^{-3}$であり、スピン濃度の低い境界がpbの順に置かれることを発見した。 さらに, 極めて低い濃度で, 未知の希土類金属不純物の存在を観察した。

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