半导体-压电异质结构中基于电子介导非线性的高效三波与四波声子混频
应用物理
2023-05-03 v1
摘要
我们表明，在压电系统中通过异质集成高迁移率半导体薄膜，声子频率转换可增强数个数量级。利用铌酸锂与砷化铟镓异质结构，展示了微波频率下的高效三波混频过程，包括 16% 和频生成的声子功率转换效率与 1% 差频生成的声子功率转换效率，以及迄今最高效的简并四波声子混频。我们提出了一个准确预测和频与差频生成过程的数学模型，并表明施加半导体偏置场可进一步增强转换效率。随后应用激光多普勒测振法在同一器件中同时考察多种三波与四波混频过程。借助所建立模型，我们表明通过在波导中将声子限制于更小尺寸并优化半导体材料特性或使用二维半导体，这些非线性效应可远超本文所示水平。
引用
@article{arxiv.2305.01600,
title = {High-Efficiency Three-Wave and Four-Wave Phonon Mixing Via Electron-Mediated Nonlinearity in Semiconductor-Piezoelectric Heterostructures},
author = {Lisa Hackett and Matthew Koppa and Brandon Smith and Michael Miller and Steven Santillan and Scott Weatherred and Shawn Arterburn and Thomas A. Friedmann and Nils Otterstrom and Matt Eichenfield},
journal= {arXiv preprint arXiv:2305.01600},
year = {2023}
}