半导体-压电异质结中，通过电子介导的非线性作用实现高效三波和四波声子混频
摘要：利用高迁移率半导体薄膜的异质集成，我们展示了在压电系统中可以将声子频率转换增强数个数量级。我们采用铌酸锂和镓砷化铟异质结构来展示在微波频率下高效的三波混频过程，其中包括16%的声子功率转换效率用于和频发生以及1%的声子功率转换效率用于差频发生；同时也展示了迄今最高效的退化四波声子混频。我们提出了一个准确预测和频发生和差频发生过程的理论模型，并展示了通过应用半导体偏置电场可以进一步提高转换效率。随后，利用激光多普勒测振仪同时检查了同一设备中多个三波混频和四波混频过程。通过使用我们开发的模型，我们展示了通过将声子限制在波导的较小尺寸并优化半导体材料性质或使用二维半导体，这些非线性效应可以远远超出本实验所示的范围。
作者：Lisa Hackett, Matthew Koppa, Brandon Smith, Michael Miller, Steven Santillan, Scott Weatherred, Shawn Arterburn, Thomas A. Friedmann, Nils Otterstrom, and Matt Eichenfield
论文ID：2305.01600
分类：Applied Physics
分类简称：physics.app-ph
提交时间：2023-05-03