論文の概要: Nanomechanical crystalline AlN resonators with high quality factors for quantum optoelectromechanics

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.12196v1
• Date: Mon, 19 Feb 2024 15:00:51 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-02-20 16:14:44.463021
• Title: Nanomechanical crystalline AlN resonators with high quality factors for quantum optoelectromechanics
• Title（参考訳）: 量子光学のための高品質要素を有するナノメカニカルaln共振器
• Authors: Anastasiia Ciers, Alexander Jung, Joachim Ciers, Laurentius Radit Nindito, Hannes Pfeifer, Armin Dadgar, Andre Strittmatter, and Witlef Wieczorek
• Abstract要約: 材料中の引張ひずみは、消散希釈およびひずみ工学技術の使用を可能にし、機械的品質係数を増大させる。 本研究では, 拡散希釈とひずみ工学を利用したナノメカニカル共振器を室温1013ドルHzのQ_m倍f_m$-製品に到達させる実験を行った。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 38.12258102043167
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: High-$Q_m$ mechanical resonators are crucial for applications where low noise and long coherence time are required, as mirror suspensions, quantum cavity optomechanical devices, or nanomechanical sensors. Tensile strain in the material enables the use of dissipation dilution and strain engineering techniques, which increase the mechanical quality factor. These techniques have been employed for high-$Q_m$ mechanical resonators made from amorphous materials and, recently, from crystalline materials such as InGaP, SiC, and Si. A strained crystalline film exhibiting substantial piezoelectricity expands the capability of high-$Q_m$ nanomechanical resonators to directly utilize electronic degrees of freedom. In this work we realize nanomechanical resonators with $Q_m$ up to $2.9\times 10^{7}$ made from tensile-strained 290 nm-thick AlN, which is an epitaxially-grown crystalline material offering strong piezoelectricity. We demonstrate nanomechanical resonators that exploit dissipation dilution and strain engineering to reach a $Q_m \times f_m$-product approaching $10^{13}$ Hz at room temperature. We realize a novel resonator geometry, triangline, whose shape follows the Al-N bonds and offers a central pad that we pattern with a photonic crystal. This allows us to reach an optical reflectivity above 80% for efficient coupling to out-of-plane light. The presented results pave the way for quantum optoelectromechanical devices at room temperature based on tensile-strained AlN.
• Abstract（参考訳）: 高$q_m$メカニカル共振器は、ミラーサスペンション、量子空洞光機械デバイス、ナノメカニカルセンサなど、低ノイズと長いコヒーレンス時間を必要とするアプリケーションに必須である。 材料の引張ひずみは、消散希釈およびひずみ工学技術の使用を可能にし、機械的品質因子を増加させる。 これらの技術は、アモルファス材料から作られ、最近ではInGaP、SiC、Siなどの結晶材料から作られる高価格のQ_m$機械共振器に用いられている。 実質的な圧電性を示すひずみ結晶膜は、電子自由度を直接活用する高Q_m$ナノメカニカル共振器の能力を拡大する。 本研究では, 強圧電性を有するエピタキシャル成長結晶材料である引張ひずみ290nmのAlNで作製したQ_m$最大2.9\times 10^{7}$のナノメカニカル共振器を実現する。 分散希釈とひずみ工学を生かしたナノメカニカル共振器が、室温で10^{13}$ hzに接近するq_m \times f_m$-productに達することを実証する。 我々は,Al-N結合に沿う形状の新規共振器形状であるトライアングリンは,フォトニック結晶でパターン化した中心パッドを提供する。 これにより、平面外光への効率的な結合のために80%以上の光学反射率に達することができる。 提案した結果は, 引張ひずみAlNに基づいて, 室温での量子オプトエレクトロメカニカルデバイスへの道を開いた。

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