用于传感与光力学的超低噪声 SiN 蹦床谐振器

在力传感、光力学和量子运动实验中，通常有利的是制造具有尽可能低力噪声的轻质、柔顺机械元件。本文报道了高宽比、纳克量级的 Si$_3$N$_4$ “蹦床”谐振器的晶圆级批量制造与表征，其品质因数高于 $4 \times 10^7$ 且衰减时间超过五分钟（1 mHz 线宽）。我们在室温下测得热极限力噪声灵敏度为 16.2$\pm$0.8 aN/Hz$^{1/2}$，其弹簧常数（$\sim$1 N/m）比竞争技术大 2-5 个数量级。我们还表征了这些器件用于高精细度腔读数与光力学应用的适用性，在精细度达 40,000 的腔中未发现来自加工氮化物的表面或体光学损耗。这些参数使得在分辨边带极限下访问单光子协作性 $C_0 \sim 8$ 成为可能，其中多种杰出的光力学目标变得可行。