發(fā)布時(shí)間：2018-03-29 19:08

  本文選題：碳納米管　切入點(diǎn)：納米機(jī)械振子　出處：《中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：近年來由于微納加工技術(shù)的成熟,人工納米結(jié)構(gòu)被廣泛的研究,人們積極探索各式各樣的納米材料的力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)和電磁性質(zhì),其中納米機(jī)械振子由于可以研究光和物質(zhì)的相互作用而受到重視。國際上的研究組在光子晶體機(jī)械振子和超導(dǎo)鋁膜鼓形電機(jī)械振子這兩個(gè)體系上報(bào)道了一系列基礎(chǔ)物理研究成果,例如:微米尺度的機(jī)械振子通過光或者微波冷卻到了宏觀量子力學(xué)基態(tài)和聲子模式壓縮態(tài)的產(chǎn)生等等。這些研究表明機(jī)械振子或者說聲子完全可以以量子化的形式參與到光和物質(zhì)的相互作用中去,類似于量子光學(xué)人們將聲子和物質(zhì)相互作用這門學(xué)科稱為量子聲學(xué)(Quantum Acoustics)。除了光子晶體機(jī)械振子和超導(dǎo)鋁膜鼓形機(jī)械振子外,由于低維材料的興起,人們還研究了一系列的機(jī)械振子,如石墨烯機(jī)械振子、碳納米管機(jī)械振子、WS2機(jī)械振子等等。這些種類的機(jī)械振子除了具有良好的基本性質(zhì)外,還可以用來研究磁場(chǎng)中的朗道能級(jí)、量子點(diǎn)量子比特與機(jī)械振動(dòng)的耦合體系,這是單純的光機(jī)械系統(tǒng)所不具備的優(yōu)勢(shì)。另一方面,基于半導(dǎo)體量子點(diǎn)的量子計(jì)算由于現(xiàn)代成熟的半導(dǎo)體工藝技術(shù)而被人們看成是實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算的有效體系之一。隨著操控的量子比特?cái)?shù)目的增加,人們一直探索用超導(dǎo)微波腔來長程耦合半導(dǎo)體量子比特,并且取得了一些進(jìn)展,但是目前還處于不成熟階段。比較微波光子和聲子,兩者都是波色子,不禁想到是否可以利用聲子腔來耦合量子比特,而聲子的載體剛好可以用納米機(jī)械振子來做。因此,我們開始從事基于碳納米管的電機(jī)械振子的研究并且取得了一系列的成果。本論文主要介紹以下內(nèi)容:1、較為詳細(xì)的介紹國際上納米機(jī)械振子這一領(lǐng)域的研究進(jìn)展,包括光子晶體機(jī)械振子、超導(dǎo)鋁膜鼓形機(jī)械振子以及碳納米管機(jī)械振子等等。對(duì)于碳納米管量子點(diǎn)還介紹了最基本的概念。2、介紹了碳納米管機(jī)械振子樣品加工和超低溫測(cè)量中所用到的微納加工設(shè)備、低溫設(shè)備、以及電學(xué)測(cè)量儀器。結(jié)合實(shí)驗(yàn)中用過的樣品詳細(xì)介紹了碳納米管機(jī)械振子的樣品加工流程和低溫測(cè)量方法。3、實(shí)驗(yàn)研究了兩個(gè)串聯(lián)的機(jī)械振子之間耦合強(qiáng)度,通過測(cè)量碳納米管隧穿電流的方法,發(fā)現(xiàn)當(dāng)機(jī)械振子的頻率調(diào)節(jié)到很接近時(shí),兩個(gè)振子的振動(dòng)發(fā)生了疊加,產(chǎn)生了頻率劈裂現(xiàn)象,表明到了強(qiáng)耦合區(qū)域。4、實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)碳納米管機(jī)械振子可以存在多種振動(dòng)模式,前人報(bào)道了不同模式在振幅很大的非線性區(qū)域存在強(qiáng)耦合現(xiàn)象,我們?cè)诰�性區(qū)域的小振幅情形通過外加泵浦微波的方式將兩個(gè)相互獨(dú)立的振動(dòng)模式耦合起來了,并且達(dá)到了強(qiáng)耦合區(qū)域。5、實(shí)驗(yàn)研究了相干操控聲子能量在機(jī)械振子的兩個(gè)不同聲子模式中的來回交換,實(shí)現(xiàn)了一個(gè)經(jīng)典的拉比振蕩過程,將機(jī)械振子的兩個(gè)模式類比成量子二能級(jí)系統(tǒng),則這個(gè)經(jīng)典拉比振蕩過程可以模擬量子的拉比振蕩。本論文主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn):1、首次在碳納米管體系上實(shí)現(xiàn)了近鄰的兩個(gè)振子的強(qiáng)耦合實(shí)驗(yàn)。2、首次在碳納米管體系上在線性區(qū)域內(nèi)研究了不同模式間的動(dòng)力學(xué)強(qiáng)耦合。3、在實(shí)現(xiàn)了模式間的動(dòng)力學(xué)強(qiáng)耦合后,又在時(shí)域上操控機(jī)械振子實(shí)現(xiàn)了一個(gè)經(jīng)典的拉比振蕩過程,可以用來模擬量子二能級(jí)系統(tǒng)的拉比振蕩。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TB383.1;TQ127.11

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本文編號(hào)：1682453