电致伸缩LaAlO$_3$/SrTiO$_3$异质结构中GHz表面声波模式成像
强关联电子
2026-05-12 v1 介观与纳米尺度物理
应用物理
量子物理
摘要
LaAlO/SrTiO（LAO/STO）界面承载着栅极可调的超导二维电子气（2DEG），可通过编程创建弹道电子波导和量子点等量子器件。为了充分利用该平台进行量子输运，一个关键要求是能够在空间分离的器件之间精确地穿梭单个电子、电子对和其他奇异态。表面声波（SAW）沿固体表面传播，通过其移动的电势捕获和传输电子，为实现这一目标提供了强大途径。特别是，GHz频段的SAW能够实现单个量子粒子的快速、受控传输。尽管这种方法在基于GaAs的2DEG中已得到充分探索，但由于室温下缺乏本征压电性，STO中的SAW产生在很大程度上仍未得到探索。在此，我们研究了LAO/STO中的室温SAW，并观察到高达2.2 GHz的SAW模式，其传播损耗极低，约为每波长 dB。为了直接可视化这些模式，我们采用原子声学力显微镜（AAFM），实现了SAW波形的亚微米分辨率成像，为电致伸缩诱导的SAW产生机制提供了见解。我们的测量表明存在一种剪切水平型模式，该模式能够耦合面内自由度，为未来的声电和量子器件应用提供了可能。这项工作研究了STO（一种广泛使用且商业上可获得的衬底）上SAW激发和传播的基础，使得SAW能够轻松耦合到可在STO上生长或转移的多种材料。
引用
@article{arxiv.2605.04402,
title = {Imaging GHz surface acoustic wave modes in electrostricted LaAlO$_3$/SrTiO$_3$ heterostructures},
author = {Ranjani Ramachandran and Sayanwita Biswas and Prithwijit Mandal and Kyoungjun Lee and Madeleine Msall and Chang-Beom Eom and Patrick Irvin and Jeremy Levy and Mingyun Yuan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.04402},
year = {2026}
}