用于压电氮化铝中高 Qm 机械缺陷模式的膜声子晶体
应用物理
2025-06-26 v2 介观与纳米尺度物理
摘要
具有极低耗散的纳米机械谐振器正在推动基于力学的传感器和量子技术的发展。这些进步的关键在于工程化与环境良好隔离的局域声子模式，即具有高机械品质因子 Qm 的模式。由应变薄膜制备的膜声子晶体可以在 MHz 频率下实现高 Qm 的单个或多个局域声子缺陷模式。这些缺陷模式可以与面外光高效耦合，或与微波量子电路耦合，从而实现对其运动的读出与控制。当膜声子晶体由晶体薄膜制备时，它们可以提供内建功能。我们展示了在 90 nm 厚的应变氮化铝（AlN）薄膜中实现的膜声子晶体，AlN 是一种晶体压电材料。我们在 1.8 MHz 频率下工程化了一种高 Qm 的局域声子缺陷模式，其在室温下的 Qxf 乘积为 1.5x10^13 Hz。在未来的器件中，AlN 的内建压电性可用于与量子比特的直接耦合，或用于机械模式频率、缺陷模式耦合或声学带隙的原位调谐，这些可用作可调声子电路或低噪声传感器的构建模块。
引用
@article{arxiv.2501.19151,
title = {Membrane phononic crystals for high-Qm mechanical defect modes in piezoelectric aluminum nitride},
author = {Anastasiia Ciers and Laurentius Radit Nindito and Alexander Jung and Hannes Pfeifer and Armin Dadgar and Andre Strittmatter and Witlef Wieczorek},
journal= {arXiv preprint arXiv:2501.19151},
year = {2025}
}