論文の概要: Strongly Electromechanical Coupled Phononic Waveguides in Aluminum Scandium Nitride on Silicon Carbide

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.18113v1
• Date: Sun, 23 Mar 2025 15:38:01 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-03-25 14:35:12.357360
• Title: Strongly Electromechanical Coupled Phononic Waveguides in Aluminum Scandium Nitride on Silicon Carbide
• Title（参考訳）: 窒化アルミニウムの炭化ケイ素上における強電気機械結合型フォノン導波路
• Authors: Yuanchen Deng, Dalton Anderson, Xingyu Du, Will Roberts, Michael Miller, Brandon Smith, Lisa Hackett, Troy Olsson, Matt Eichenfield,
• Abstract要約: 2次元に閉じ込められた導波管系は、フォノン回路成分の密度の点で大きな利点をもたらす。 ギガヘルツ周波数でのフォノンの生成と誘導のためのそのような材料システムの一つがSiC上のAlScNである。 SiC上におけるAlScN中の2次元共振導波路構造を電気機械的に強く結合したモードで提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.37450483494611664
• License:
• Abstract: Guided phonons have become an increasingly important platform for classical and quantum information processing. While conventional surface acoustic wave systems are typically only guided in the vertical direction, two-dimensionally confined waveguide systems offer significant advantages in terms of density of phononic circuit components and much higher intensities of strain and piezoelectric fields, which make them promising candidates for advancing acoustoelectric and quantum phononic applications. One such material system for generating and guiding phonons at gigahertz frequencies is AlScN on SiC, which can be synthesized by sputter depositing AlScN directly onto SiC wafers. The AlScN on SiC platform allows for tightly vertically confined acoustic modes with high electromechanical coupling, high speed of sound, and simple fabrication of strip and rib waveguides. Until now, this system has only been studied as a slab waveguide platform, i.e., without any lateral waveguiding. Here, we present a 2D-confined phononic waveguide architecture in AlScN on SiC with strongly electromechanically coupled modes that could serve as a platform for phononic routing, power-efficient active and nonlinear phononic devices such as amplifiers, mixers, and oscillators, as well as for interacting with quantum systems such as vacancy centers, charge carriers, photons, and spins. We study two distinct gigahertz frequency waveguide mode families using impedance matched interdigital transducers and characterize their electromechanical coupling and propagation losses. Additionally, we analyze how these waveguides could interact with various important quantum and classical systems that can be either embedded in SiC or heterogeneously integrated on the surface.
• Abstract（参考訳）: ガイドフォノンは、古典的および量子的情報処理のプラットフォームとしてますます重要になっている。 従来の音波系は垂直方向にのみ誘導されるが、2次元に閉じ込められた導波管系は、音波回路成分の密度と、ひずみや圧電界の強度の点で大きな利点がある。 ギガヘルツ周波数でフォノンを生成・誘導するそのような物質系の一つがSiC上のAlScNであり、AlScNをSiCウェハに直接スパッタ堆積させることで合成することができる。 SiCプラットフォーム上のAlScNは、高電気機械的結合、音速、ストリップおよびリブ導波路の簡易な製造により、強く垂直に閉じ込められた音響モードを可能にする。 これまで、このシステムはスラブ導波路プラットフォームとしてのみ研究されてきた。 ここでは、SiC上のAlScNの2次元高密度導波管アーキテクチャについて、強電気力学的に結合したモードで、音波ルーティング、増幅器、ミキサー、発振器などの高効率能動・非線形音波デバイス、および空調センター、電荷キャリア、光子、スピンなどの量子システムとの相互作用のプラットフォームとして機能する。 インピーダンス整合型デジタルトランスデューサを用いて2種類のギガヘルツ周波数導波路モードを解析し、その電気機械的結合と伝搬損失を特徴付ける。 さらに、これらの導波路がSiCに埋め込んだり、表面上で不均一に統合されたりできる、様々な重要な量子および古典的なシステムとどのように相互作用するかを分析する。

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