摘要：研究人员开发了一种新型的纳米力学谐振器，结合了两个重要特征：高机械质量和压电性。这种发展可以为量子传感技术的新可能性打开大门。...

瑞典查尔默斯技术大学和德国马格德堡大学的研究人员开发了一种新型的纳米力学谐振器，结合了两个重要特征：高机械质量和压电性。这种发展可以为量子传感技术的新可能性打开大门。

机械谐振器已用于多个应用。这些设备的关键方面是它们在特定频率上振动的能力。一个众所周知的例子是调整叉。当击中时，调谐叉以其共振频率振荡，在我们的听力范围内产生声波。随着微分化技术的进步，研究人员已经能够将机械谐振器缩小到微型和纳米尺度。在这些微小的尺寸下，谐振器的频率更高，与宏观对应物相比具有更高的灵敏度。

“这些特性使其在精确的实验中有用，例如用于感应微小的力或质量变化。最近，纳米力学的谐振因素由于其在量子技术中的潜在使用而引起了量子物理学家的重大兴趣。例如，量子的使用量子的使用将提高纳尼诺机械谐音的敏感性。 研究。

这些应用的普遍要求是，纳米力学谐振器需要长时间维持其振荡而不会失去能量。该能力通过机械质量因子来量化。大型机械质量因子还意味着谐振器表现出增强的灵敏度，并且量子态运动寿命更长。这些属性在传感和量子技术应用中受到了极大的追捧。

寻求具有高质量因素和内置压电性的材料

大多数表现最佳的纳米力学谐振器都是由氮化硅硅制成的，盐是一种以其出色的机械质量而闻名的材料。但是，氮化硅在其他方面很“无聊”：它不会导致电力，也不是磁性或压电。这种限制一直是需要对其他系统纳米力学谐振器进行原位控制或接口的应用的障碍。为了满足这些需求，需要在氮化硅顶部添加功能材料。但是，这种增加倾向于降低机械质量因子，从而限制了谐振器的性能。

现在，查尔默斯技术大学和德国马格德堡大学的研究人员在展示了由含抗酸酸铝制成的纳米力学谐振器（一种压电材料）制成的纳米力学谐振器，这是一种保持高机械质量质量因子。

"Piezoelectric materials convert mechanical motion into electrical signals and vice versa. This can be used for direct readout and control of the nanomechanical resonator in sensing applications. It can also be utilized for interfacing mechanical and electric degrees of freedom, which is relevant in the transduction of information, even down to the quantum regime," says Anastasiia Ciers, research specialist in quantum technology at Chalmers and lead author of该研究发表在高级材料。

氮化铝谐振器的质量因素超过1000万。

Witlef Wieczorek说：“这表明铝氮化铝可能是量子传感器或量子传感器的强大新材料平台。”

研究人员现在有两个主要的目的：进一步提高设备的质量因素，并致力于逼真的纳米力学谐振器设计，使他们能够利用压电来实现量子传感应用。

关于基于氮化铝的纳米力学谐振器

研究人员使用了高应力的295纳米含量氮化铝薄膜来制造其纳米力学谐振器。压力约为1GPA，相当于在指甲上平衡两只大象。研究人员在一种称为耗散稀释的技术中使用了这种高应力，从而提高了机械质量因子。氮化铝薄膜是在硅底物上分配生长的，该薄膜可确保膜的高晶体质量，以保留氮化铝的压电性。他们创建了一种新颖的谐振设计，称为三角形，看起来像是一个类似分形的结构，中央三角形垫。该三角谐振器可以在室温下保持单个量子相干振荡，这是其在量子技术中应用的重要基准。