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量子信息技术中必不可少的量子器件是在硅或蓝宝石晶片上制造的。最近的研究发现,晶片中的声学模式可以在量子态操控中发挥重要作用,包括声学和量子比特态之间的交换操作,从而导致冷却 1,2。声学模式由晶片上制备的压电换能器产生。这通常是材料声学研究最常用的方法,其中电极与换能器粘合,而换能器与感兴趣的样品直接接触。换能器对振荡电压的压电响应将电磁信号转换为机械振荡。在某些情况下,让电极或换能器与样品物理接触是不可取的或不切实际的。在这里,我们展示了一种用于产生和测量材料中声学共振的非接触式技术。Dobbs 3 描述了使用螺线管和静磁场在金属中产生声学共振。电磁信号与机械振动之间的耦合是通过磁场产生的洛伦兹力实现的,从而无需使用压电材料。洛伦兹力发生在金属表面或射频 (RF) 穿透深度内,从而在体内产生声学模式。通过这种方法,我们研究了硅晶片中的高谐波声学模式,精确测量了纵向和横向声速并计算了相应的弹性常数。我们的样品是一块 [001] 单晶硅晶片,一侧覆盖有 Nb 薄膜。样品从最初直径为 15 厘米的商用晶片上切割下来,尺寸为 4mmx 4mmx 330 µ m(浮区,电阻率 > 10,000 Ωcm)。本文详细描述的结果针对的是厚度为 155 nm 的 Nb 薄膜,由 Rigetti Computing 采用高功率脉冲磁控溅射 (HiPIMS) 制备。高达 14 T 的高磁场敏感度测量

arXiv:2207.11913v2 [physics.app-ph] 2022 年 9 月 22 日

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