纳米机械谐振器中因声子隧穿引起的本征耗散
介观与纳米尺度物理
2009-09-04 v2 量子物理
摘要
最先进的纳米机械谐振器呈现的品质因数 Q ~ 10^3 - 10^5，远低于从微机械谐振器行为中朴素外推所得的数值。我们分析了由于介观声子在梁及其支撑结构之间隧穿（称为夹持损耗）而在纳米机械梁结构中产生的耗散机制。我们推导了决定特定共振量子布朗运动的环境力谱密度。我们的处理适用于低频情况，并提供了长宽比方面的主导贡献。这得出了由简单标度律描述的 Q 值基本极限，且与最先进的实验结构相关。在此背景下，对于 0.1-1GHz 范围内的共振频率，虽然这种耗散机制可能限制弯曲谐振器，但发现其对扭转谐振器可忽略不计。在无结构三维支撑的情况下，相应的环境谱密度对于弯曲谐振器是 Ohmic 的，而对于扭转谐振器是 super-Ohmic 的；而对于二维板支撑，它们产生 1/f 噪声。此外，针对悬浮半导体单壁碳纳米管的情况也建立了类似结果。最后，我们提供了一个谱密度的通用表达式，允许将我们的处理扩展到其他几何形状，并通过将其应用于微环谐振器来说明其用途。我们的分析对于高精度测量应用以及在宏观机械自由度中探测量子效应的前景具有相关性。
引用
@article{arxiv.0710.0200,
title = {Intrinsic dissipation in nanomechanical resonators due to phonon tunneling},
author = {I. Wilson-Rae},
journal= {arXiv preprint arXiv:0710.0200},
year = {2009}
}
备注
32 pages, 3 figures, 1 table; to be published in Phys. Rev. B. The analysis is extended to microtoroids