Finite-frequency anomaly-induced electromechanical response of Dirac fermions in deformed graphene
A.Alikhanyan National Science Laboratory（阿·阿里哈尼扬国家科学实验室）
研究了变形石墨烯中Dirac费米子在有限频率下的异常诱导电磁机械响应，通过几何电子-声子顶点建立了机械与电子的直接联系，并探讨了不同变形模式下产生的横向电流和电荷调制机制。
2026-05-17 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Cavity electromechanics with parametric mechanical driving
在过去的几年中，微波光机械电路已被证明是非常powerfool工具，探索宏观机械振荡器的基础物理，以及作为有前途的候选人，为新的芯片上的量子限制微波器件。在迄今为止的大多数实验中，机械振荡器要么被用作无源器件元件，其位移使用超导腔来检测，要么由腔内场来操纵。在这里，我们探讨了直接和参数化操纵腔机电系统的机械纳米梁谐振器的可能性，这为微波光机械设备的工具箱提供了额外的功能。除了使用腔作为干涉仪来检测参数调制的机械位移和压缩热机械运动，我们证明了纳米梁谐振频率的参数调制可以实现腔内微波光子的相敏参量放大器。与使用机电电路的许多其他微波放大方案相比，所提出的技术允许机械元件的同时冷却，这可能使这种类型的光机械微波放大器成为量子限制的。
2019-08-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Control of microwave signals using circuit nano-electromechanics
波导谐振器是灵敏的天体物理探测器[1]和电路量子电动力学（cQED）[2]中的关键元件。以超导量子比特的形式耦合到人造原子[3，4]，它们现在为量子信息处理任务提供了一个技术上有前途和可扩展的平台[2，5-8]。将这些电路原位耦合到其他量子系统，例如分子[9，10]，自旋系综[11，12]，量子点[13]或机械振荡器[14，15]，以实现具有扩展功能的混合系统。在这里，我们将超导共面波导谐振器耦合到一个纳米余弦机械振荡器，并演示了全微波场控制的微波信号的减速，前进和开关。这是通过利用机电诱导透明[16-18]实现的，该效应类似于原子物理学[19]中的电磁诱导透明（EIT）。在这种现象上获得的精致的时间控制提供了一种实现经典和量子微波信号存储的高级协议的途径[20-22]，扩展了微波场控制技术的工具箱。
2012-06-27 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
A Nanomechanical Atomic Force Qubit
本文提出利用原子力实现无辅助量子比特的硅纳米机械量子比特，工作频率60 MHz，非谐性5 MHz，并展示电路量子声动力学架构，支持色散读出与多比特操作，推动量子非线性声子学发展。
2024-07-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
A coherent nanomechanical oscillator driven by single-electron tunnelling
单电子晶体管作为纳米机械谐振器的一部分，代表了电子-声子耦合的极限。虽然它允许快速和灵敏的机电测量，但它也引入了来自电子隧穿的反作用力，随机扰动机械状态。尽管这种反作用的随机性，在强耦合的条件下，它预计将创建自我维持的相干机械振荡。在这里，我们使用振动碳纳米管晶体管的时间分辨测量来验证这一预测。这种机电振荡器与激光器有着有趣的相似之处。单电子晶体管在电偏压作用下作为增益介质，谐振腔作为声子腔。尽管非常规的工作原理，这不涉及受激发射，我们确认，输出是相干的，并证明其他激光行为，包括注入锁定和频率通过反馈变窄。
2019-03-11 cond-mat.mes-hall
Generation and detection of non-Gaussian phonon-added coherent states in optomechanical systems
在相干态上增加激发态是观察辐射场非经典性质的一种有效方法。本文描述和分析了如何将这一概念应用于机械振子的运动态，并提出了一个制备腔光力学中机械运动的非高斯{ \it声子}加相干态的完整方案。我们首先利用电磁感应透明产生一个机械相干态。然后，我们通过光机械参量下转换结合单光子探测将单个声子添加到相干态上。我们利用红失谐光束读出光输出场的态，验证了这种单声子相干态的存在。这种方法使我们能够验证声子态的非经典性质，如亚泊松特征和正交压缩。我们进一步表明，我们的计划可以直接使用现有的设备实现，是通用的性质，因此适用于各种系统的光机电。
2018-06-19 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Temperature Measurement and Phonon Number Statistics of a Nanoelectromechanical Resonator
测量热力学量可能容易，也可能不容易，这取决于所研究的系统。对于宏观物体，测量温度可以像测量水银柱与物体接触时上升多少一样简单。在小尺度的量子机电系统中，这种简单的方法是不可用的，并且总是检测过程干扰系统状态。在这里，我们提出了一种方法，用于测量两端夹紧的半导体薄膜上的温度。在该方法中，膜介导两个传输线谐振器（TLR）之间的电容耦合。第一TLR具有强分散性，即其衰减速率大于其驱动，并且其作用是以脉冲方式泵送膜与第二TLR之间的相互作用。通过对第二TLR的正交脉冲测量进行平均，我们展示了如何确定膜的温度。此外，通过添加耦合到第二TLR的约瑟夫森结，显著改善了在该方法中直接访问的膜状态的统计描述。
2015-08-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Highly sensitive, photon number resolving detectors mediated by phonons using $δ$-doped GaAs transistors
本文报道了一种基于二维电子气晶体管的光子数分辨探测器。当光子脉冲撞击在吸收区域上时，所产生的声子在2DEG中朝向表面附近的沟槽隔离纳米线晶体管弹道地消散。声子-电子相互作用在晶体管中诱导正电导，导致电流增加。利用这一原理，我们获得了高达85%的这种类型的探测器的内部量子效率。
2010-05-03 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Evanescently coupled topological ring-waveguide systems for chip-scale ultrahigh frequency phononic circuits
本文提出芯片级拓扑环-波导耦合系统，利用倏逝耦合和谷赝自旋极化实现超高频微波声子的背向散射免疫传输、谐振环流及临界耦合阻断，为经典与量子信号处理提供新途径。
2023-10-06 cond-mat.mes-hall
Hybrid circuit cavity quantum electrodynamics with a micromechanical resonator
具有固有不同自由度的混合量子系统在许多物理现象中起着关键作用。著名的例子包括腔量子电动力学，囚禁离子，或电子和声子在固体状态。在这里，强耦合使组分失去它们的个性并形成修饰态。除了基本的意义，混合系统可以用于实际目的，特别是在新兴的量子信息控制领域。长寿命原子态与超导腔和量子比特中可及的电自由度的结合提供了一个有希望的方向。在这里，我们集成电路腔量子电动力学与声子。除了耦合到微波腔之外，我们的超导transmon量子比特还与微机械谐振器中的声子模式相互作用，从而代表耦合到两个不同腔的原子。我们测量了声子斯塔克位移，以及量子位谱线分裂成运动边带，其特征是修饰的机电态之间的跃迁。在时域中，我们观察到量子比特激发到声子的相干转换为边带拉比振荡。这是一个具有量子界面潜力的模型系统，它可以允许在长寿命的声子态中存储量子信息，耦合到光学光子，或者用于研究接近经典极限的强耦合量子系统。
2013-03-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Phase sensitive electron-phonon coupling in a superconducting proximity structure
本文研究了超导邻近效应对超导体（S）与扩散正常金属（N）间电子-声子能量交换的影响。邻近效应改变了正常金属的光谱响应，特别是局域态密度。这导致电子-声子能量弛豫的减弱。我们表明，该效果是很容易观察到的现代测温方法，并预测，它可以在连接到多个超导体的结构调整超导序参量之间的相位差在两个NS接口。
2009-03-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Quantum Measurement of Phonon Shot Noise
我们提供了一个完整的量子力学分析的驱动机械谐振器的弱能量测量。我们证明，测量太弱，解决个别机械福克状态，但可以用来明确地检测驱动机械谐振器的非经典能量波动，即“声子散粒噪声“。我们还表明，振荡器的能量波动的第三时刻提供了一个更灵敏的探测量子效应比第二时刻，并通过光的相移测量第三时刻的光学机械设置直接产生的类型的运营商订购假设在理论的全计数统计。
2010-02-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
Nonlinear vs. bolometric radiation response and phonon thermal conductance in graphene-superconductor junctions
石墨烯是一个有前途的候选人，建立快速和超灵敏的测辐射热探测器，由于其弱的电子-声子耦合和低热容量。为了实现一个实用的石墨烯基测辐射热计，几个重要的问题，包括辐射响应的性质，耦合效率的辐射和热导需要仔细研究。为了解决这些问题，我们提出了石墨烯-超导体结作为一种可行的选择，以实现高效和灵敏的测辐射热计，超导体接触作为热电子屏障。对于具有高度透明界面的石墨烯-超导体装置，在存在射频辐射的情况下的电阻读出由非线性响应主导。另一方面，石墨烯-超导体隧道器件显示出对辐射的主要热响应。对于在$SiO_{2}$衬底上制造的石墨烯器件，我们证实了最近的理论预测$T^{2}$的声子热导的温度依赖性在石墨烯通道中存在的无序在低温下。
2014-02-24 cond-mat.mes-hall
Effect of microstructures on the electron-phonon interaction in the disordered metals Pd$_{60}$Ag$_{40}$
用弱局域化方法测量了用直流和射频溅射法制备的Pd $_{60}$ Ag $_{40}$厚膜的电子-声子散射时间$τ_{ep}$。在这两个系列的样品中，我们都发现了反常的$1/τ_{ep} \propto T^2\ell$温度和无序依赖性，其中$\ell$是电子弹性平均自由程，这种反常行为不能用目前不纯导体中电子-声子相互作用的概念来解释。我们的研究结果还表明，电子-声子耦合的强度是强得多，在直流比射频溅射薄膜，这表明电子-声子相互作用不仅是敏感的总水平的无序，但也是敏感的微观质量的无序。
2002-09-11 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Phonon-assisted resonant tunneling through a triple-quantum-dot: a phonon-signal detector
利用非微扰映射技术和格林函数方法，研究了三量子点耦合到局域声子模的共振隧穿过程中电子-声子相互作用对电流和零频散粒噪声散粒噪声的影响.通过将前两个量子点之间的能量差固定为等于声子频率并扫描第三个量子点的能级，我们发现由于声子效应而大大增强的电流谱，特别是我们预测了对应于声子吸收和发射辅助共振隧穿过程的电流峰，这表明该系统可以用作灵敏的声子信号检测器或级联声子发生器。
2007-12-06 cond-mat.mes-hall
Influence of Phonon dimensionality on Electron Energy Relaxation
我们实验研究了声子维数的作用，电子-声子（e-p）相互作用的薄铜线蒸发悬浮氮化硅膜或散装基板上，在亚开尔文温度。利用灵敏的常规金属-绝缘体-超导体（NIS）隧道结温度计测量了电子向声子发射的功率。使用30 nm至750 nm范围内的膜厚度来清楚地看到二维（2D）声子系统效应的开始。我们观察到的第一次，一个二维声子谱清楚地改变的温度依赖性和强度的电子-p散射速率，与相互作用变得更强，在最低温度低于$\sim$ 0.5 K的30 nm膜。
2007-08-20 cond-mat.mes-hall
Substrate Sensitive Mid-Infrared Photoresponse in Graphene
我们报告中红外光电流光谱的石墨烯纳米阵列上的二氧化硅显示双重签名的基板相互作用。首先，石墨烯等离子体激元和介电表面极性声子的混合极化激元模式在石墨烯中产生热光电流，其具有可通过栅极电压、纳米晶宽度和光偏振来调谐的光谱特征。其次，激发与衬底相关的声子极化激元，这间接加热石墨烯，导致具有固定光谱特征的石墨烯光电流。其他常用衬底的模型表明，石墨烯红外光电探测器的响应度可以通过选择衬底来定制特定的中红外频带。
2014-07-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Plasmonic antenna coupling to hyperbolic phonon-polaritons for sensitive and fast mid-infrared photodetection with graphene
集成和操纵范德华异质结构的纳米光电特性可以实现前所未有的光电探测和传感平台。红外光电探测器的主要挑战是将光汇集到一个小的纳米级有源区域，并有效地将其转换为电信号。在这里，我们通过将等离子体天线有效耦合到六边形BN中的双曲声子极化激元以将中红外线高度集中到石墨烯pn结中，在一个器件中克服了所有这些挑战。我们通过器件的几何形状来平衡石墨烯的吸收、导电性和导热性的相互作用。这种新方法产生了卓越的器件性能，具有室温高灵敏度（NEP为82 pW-per-square-root-Hz）和17纳秒的快速上升时间（设置限制）等，因此实现了目前最先进的石墨烯和商业中红外探测器中不存在的组合。我们还开发了一个多物理场模型，该模型与我们的实验结果具有良好的定量一致性，并揭示了对我们光响应的不同贡献，从而为进一步改进这些类型的光电探测器铺平了道路，甚至超出了中红外范围。
2020-05-30 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.ins-det
Photocurrent in graphene harnessed by tunable intrinsic plasmons
石墨烯在红外和太赫兹中的光学特性可以通过将石墨烯图案化为具有亚波长特征尺寸的周期性超材料来定制和增强。在这里，我们展示了石墨烯纳米阵列中的偏振敏感和门可调光电探测。利用的长寿命的混合等离子体声子模式的电子密度振荡和基板（SiO2）的表面极性声子的耦合激发。它们的激发由s-极化导致的共振光电流的数量级大于p-极化，激发电子-空穴对观察到的光电流。等离子体探测器表现出光致温度增加高达四倍的可比2D石墨烯探测器。此外，由于光激发的混合等离子体声子和电子的衰变通道的差异，光电流符号在最新的纳米阵列中变得偏振敏感。我们的工作提供了一个路径的光敏和频率选择性光电探测器的基础上石墨烯的等离子体激元激发。
2013-06-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ballisticity of nanotube FETs: Role of phonon energy and gate bias
我们研究了电子-声子散射和栅极偏压在降低纳米管MOSFET驱动电流中的作用。我们的主要结果是：（i）仅当栅极电压高于明确定义的阈值时，光学声子散射才显著降低驱动电流。这意味着弹性散射机制对纳米管MOSFET最有害。(ii)对于可比的平均自由程，较低的声子能量导致较大的驱动电流的退化。因此，对于半导体纳米线FET，驱动电流将比碳纳米管FET更敏感，因为半导体中的声子能量更小。(iii)径向呼吸模式声子引起驱动电流的明显减小。
2005-11-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Origin of the Electron-Phonon Interaction of Topological Semimetal Surfaces Measured with Helium Atom Scattering
He原子散射已被证明是金属和金属覆盖层表面的电子-声子相互作用参数$λ$的灵敏探针。本文表明，将$λ$与原子散射谱的热衰减（Debye-Waller因子）联系起来的理论，可以应用于拓扑半金属表面，如准一维电荷密度波系统Bi（114）和层状磷属元素硫属化物。
2020-01-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Revealing subterahertz atomic vibrations in quantum paraelectrics by surface-sensitive spintronic terahertz spectroscopy
本研究开发表面敏感的自旋电子太赫兹光谱，探测量子顺电体KTaO3和SrTiO3的表面TO1声子动力学，发现其偏离体性质，对界面超导和铁电性有重要意义。
2024-10-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Four-dimensional Vibrational Spectroscopy for Nanoscale Mapping of Phonon Dispersion in BN Nanotubes
直接测量单个纳米结构中的局部声子色散可以极大地促进我们对其电学、热学和力学性质的理解。然而，这样的实验测量需要极高的探测灵敏度和组合的空间，能量和动量分辨率，因此一直是难以捉摸的。在这里，我们开发了一种基于单色扫描透射电子显微镜（STEM）的四维电子能量损失谱（4D-EELS）技术，并提出了在单个氮化硼纳米管（BNNT）的位置依赖的声子色散测量。我们的测量结果表明，多壁BNNT晶体的非折叠声子色散与六方氮化硼（h-BN）晶体接近，表明层间耦合和弯曲的几何形状对声子色散没有实质性的影响。我们还发现，声学声子是非常敏感的动量相关的缺陷散射，而光学声子是不太敏感。这项工作不仅提供了有益的见解BNNT的振动特性，但也展示了发展的4D-EELS技术在纳米声子色散测量的巨大前景。
2020-08-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
