論文の概要: Surface and Bulk Two-Level System Losses in Lithium Niobate Acoustic Resonators

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.08291v1
• Date: Tue, 14 Jan 2025 18:12:53 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-01-15 13:28:08.261649
• Title: Surface and Bulk Two-Level System Losses in Lithium Niobate Acoustic Resonators
• Title（参考訳）: ニオブ酸リチウム共振器の表面およびバルク二層系損失
• Authors: Rachel G. Gruenke-Freudenstein, Erik Szakiel, Gitanjali P. Multani, Takuma Makihara, Akasha G. Hayden, Ali Khalatpour, E. Alex Wollack, Antonia Akoto-Yeboah, Salva Salmani-Rezaie, Amir H. Safavi-Naeini,
• Abstract要約: ニオブ酸リチウム(英: Lithium niobate、LN)は、量子応用に用いられる音響共振器を構築するための有望な材料である。 我々の研究は、LNの表面TLS損失とバルクTLS損失の両方に定量的な境界を定めている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: Lithium niobate (LN) is a promising material for building acoustic resonators used in quantum applications, but its performance is limited by poorly understood material defects called two-level systems (TLS). In this work, we fabricate high-performance acoustic resonators from LN with quality factors up to $6\times10^7$ and use them to separate bulk and surface contributions to TLS loss. By comparing these bulk acoustic wave (BAW) resonators with previous surface acoustic wave and phononic crystal studies, we show that devices with high surface participation ratios are limited by surface TLS, while our BAW devices reveal an intrinsic bulk TLS limit. Through systematic surface treatments and microscopy, we demonstrate that BAW resonator performance remains unchanged despite surface modifications, confirming operation in a bulk-limited regime. Our work establishes quantitative bounds on both surface and bulk TLS losses in LN, within the context of material growth and fabrication approaches we have pursued, and provides guidance for future device engineering and materials development.
• Abstract（参考訳）: ニオブ酸リチウム(Lithium niobate、LN)は、量子アプリケーションで使用される音響共振器を構築するための有望な材料であるが、その性能は2レベルシステム(TLS)と呼ばれる未理解の材料欠陥によって制限されている。 本研究では,LNから最大6\times10^7$の高性能音響共振器を作製し,TLS損失に対するバルクおよび表面の寄与を分離する。 これらのバルク音響波(BAW)共振器と過去の表面音響波とフォノン結晶の研究を比較することで,我々のBAWデバイスは内在性バルクTLS限界を示す一方,高表面積率のデバイスは表面TLSによって制限されていることを示す。 組織的な表面処理と顕微鏡により, BAW共振器の動作は表面改質にもかかわらず変化せず, バルク制限条件下での動作が確認された。 我々の研究は、LNにおける表面TLS損失とバルクTLS損失の量的境界を、私たちが追求した材料成長と製造のアプローチの文脈で確立し、将来のデバイス工学と材料開発のためのガイダンスを提供する。

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