Fugu-MT 論文翻訳(概要): Dielectric Properties of Single Crystal Calcium Tungstate

論文の概要: Dielectric Properties of Single Crystal Calcium Tungstate

arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.21662v1
Date: Tue, 29 Jul 2025 10:17:54 GMT
ステータス: 情報取得中
システム内更新日: 2025-07-30 13:47:17.181612
Title: Dielectric Properties of Single Crystal Calcium Tungstate
Title（参考訳）: 単結晶タングステートの誘電特性
Authors: Elrina Hartman, Michael E Tobar, Ben T McAllister, Jeremy F Bourhill, Andreas Erb, Maxim Goryachev,
Abstract要約: カルシウムタングステート単結晶試料(CaWO$_4$)の誘電特性評価のためのマイクロ波ウィスパーリング・ギャラリー・モード(WGM)解析を用いた検討 WGM技術は、結晶の寸法の不確かさによって、精度が制限され、より精度の高いものを提供する。発見はスピンベース量子システムや低温ボロメトリーなどの応用においてCaWO$_4$の使用に影響を及ぼす。
参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
License:
Abstract: This investigation employed microwave whispering gallery mode (WGM) analysis to characterize the dielectric properties of a cylindrical, single-crystal sample of calcium tungstate (CaWO$_4$). Through investigation of quasi-transverse\hyp{}magnetic and quasi-transverse\hyp{}electric mode families, we can assess loss mechanisms and relative permittivity from room temperature down to cryogenic conditions. We report the biaxial permittivity values of $\epsilon_{||} = 9.029 \pm 0.09$ and $\epsilon_{\perp} = 10.761 \pm 0.11$ at $295$ K, and $\epsilon_{||} = 8.797 \pm 0.088$ and $\epsilon_{\perp} = 10.442 \pm 0.104$ at $4$ K. Components are denoted with respect to the c\hyp{}axis of the crystal unit cell. The parallel component agrees well with the published literature at MHz frequencies; however, the perpendicular component is $4.8$\% lower. The WGM technique offers greater precision, with accuracy limited primarily by the uncertainty in the crystal's dimensions. WGMs also serve as sensitive probes of lattice dynamics, enabling monitoring of temperature-dependent loss mechanisms. At room temperature, the measured loss tangents were $\tan\delta_{||}^{295,\mathrm{K}} = (4.1 \pm 1.4) \times 10^{-5}$ and $\tan\delta_{\perp}^{295,\mathrm{K}} = (3.64 \pm 0.92) \times 10^{-5}$. Upon cooling to 4 K, the loss tangents improved by approximately two orders of magnitude, reaching $\tan\delta_{||}^{4,\mathrm{K}} = (1.56 \pm 0.52) \times 10^{-7}$ and $\tan\delta_{\perp}^{4,\mathrm{K}} = (2.05 \pm 0.79) \times 10^{-7}$. These cryogenic values are higher than those reported in prior studies, likely due to a magnetic loss channel associated with an unidentified paramagnetic spin ensemble. These findings have implications for the use of CaWO$_4$ in applications such as spin-based quantum systems and cryogenic bolometry, highlighting the potential of WGMs for novel sensing applications.
Abstract（参考訳）: 本研究は, カルシウムタングステートの円筒型単結晶試料(CaWO$_4$)の誘電特性を特徴付けるために, マイクロ波ウィスパーリング・ギャラリー・モード (WGM) 解析を用いた。準トランスバース\hyp{} 電磁および準トランスバース\hyp{} 電磁モード系の研究を通じて,室温から低温環境への損失機構と相対誘電率を評価することができる。結晶単位セルのc\hyp{} 軸については, $\epsilon_{|} = 9.029 \pm 0.09$, $\epsilon_{\perp} = 10.761 \pm 0.11$, $\epsilon_{|} = 8.797 \pm 0.088$, $\epsilon_{\perp} = 10.442 \pm 0.104$, $\epsilon_{\perp} = 10.442 \pm 0.104$の2軸誘電率値を示す。並列成分はMHz周波数で発行された文献とよく一致するが、垂直成分は4.8$\%以下である。 WGM技術は、結晶の寸法の不確かさによって、精度が制限され、より精度の高いものを提供する。 WGMは格子力学の感度プローブとしても機能し、温度依存的な損失機構のモニタリングを可能にする。室温では、測定された損失接点が$\tan\delta_{|}^{295,\mathrm{K}} = (4.1 \pm 1.4) \times 10^{-5}$と$\tan\delta_{\perp}^{295,\mathrm{K}} = (3.64 \pm 0.92) \times 10^{-5}$であった。 4Kに冷却すると、損失接点は約2桁改善され、$\tan\delta_{||}^{4,\mathrm{K}} = (1.56 \pm 0.52) \times 10^{-7}$と$\tan\delta_{\perp}^{4,\mathrm{K}} = (2.05 \pm 0.79) \times 10^{-7}$となる。これらの低温の値は、未同定の常磁性スピンアンサンブルに付随する磁気損失チャネルにより、以前の研究で報告されたものよりも高い。これらの発見は、スピンベース量子システムや低温ボルメトリーなどの応用におけるCaWO$_4$の使用に影響を及ぼし、新しいセンシング用途におけるWGMの可能性を強調した。

論文の概要: Dielectric Properties of Single Crystal Calcium Tungstate

関連論文リスト