IV. Внешние механизмы

Важно убедиться, что наблюдается рассеивание в наших механических системах происходит не из-за различных артефактов, что описано ниже вподробно.

А. Зажимные потери

Потери из-за зажима происходит из-за напряжения в месте соединения с опорной конструкцией. Над нашими измерениями диссипации не доминируют потери,связанные с зажимом, по следующим причинам: (а) Q - 1 четкая зависимость от температуры и магнитного поля в любом режиме каждого устройства,в котором проводились измерения, в то время как зажимные потери, считаются независимыми от температуры и магнитного поле; (б) режим С или отдельный режим двух-элементного торсионного резонатора, показанного на рис. 4, как ожидается, будет менее склонен к потерям из-за зажима, поскольку напряжение в этом режиме существенно локализовано в кручении стержней, соединяющих внутренние и внешние элементы. За исключением выраженных пиков, температурная зависимость Q ^{- 1} и Δ f / f для режима C и других режимов похожи, что указывает на то, что потери из-за зажима не доминируют над рассеиванием во всех режимах; (с) экспериментальное исследование размерной зависимости диссипации, в режиме С, показывает, что диссипация Q ^{- 1} линейно возрастает с уменьшением размера внутреннего стерженя, становясь независимой от размера , ширина стержня достигает микронных размеров. Это указывает на то важность отношения большой поверхности к объему в резонаторах субмикронных размеров ,делая эффект конечных размеров доминирующим. Такая зависимость приводит доводы против доминирование потерь из-за зажима.

Б. Повышение температуры

Температура измерялась стандартным стеклянным термометром с угольным сопротивлением, и подтверждена изменением сопротивления на золотом электрод е на поверхности устройства, выступающим в качестве вторичного термометра. Тем не менее, это не обязательно температуры устройства из-за сравнительно малого сопротивления Капицы между поверхностями GaAs и Au. Однако оценочное повышение температуры для типичной входной мощности(в пиковаттах) на поверхности образцов <1 мК, что является незначительным в нашем диапазоне температур. Мы можем смело пренебречь нагреванием, происходящим из-за магнитодвижущей силы и механической диссипации, потому что все измерения проводятся в линейном режиме, где форма резонансной кривой не зависит от управляющей амплитуды. Между образцом и криостатом в диапазоне 6 – 100К не было потерь теплового контакта из-за K из-за очень сильной температурной зависимости Q ^{- 1}, ϭF / F и сопротивление Au-электрода.

С. Нелинейность

В нашем эксперименте Q и Δ f / f получены в линейном режиме, где ответ не зависит от приложенной управляющей амплитуды.

Комментарии к картинкам

Рис. 1.Общая тенденция размерной зависимости добротности в механических резонаторах.

Рис. 2.Серия прутков кремния с поперечными размерами в субмикронных масштабах.

Рис. 3. Размерная зависимость коэффициента качества ,измеренного в серии прутков кремния.Данных показывает линейную зависимость Q от размера.

Рис. 4. SEM- образ приостановлено GaAs резонатора. Тонкий стержень субмикронных размеров, соединящий внутренние и внешние поверхности элементов кручения, поддерживает напряжение для антисимметричного кручение, режим С.

Рис. 5. Измеренный ответ на приложенный переменный ток: (а) ЭДС генерируется в золотом электроде из-за движения, и (б) соответствующая фаза.

Рис. 6. Типичная температурная зависимость диссипации Q - 1 для трех нормальных режимов резонатора.Кружки представляют диссипации в режиме ,а темные кружки представляют собой те же данные при другой температуре, что свидетельствует о гистерезисе. В большинстве наших образцов GaAs термический пик активации наблюдается примерно при температуре 30К, выраженный в диссипации режима B (алмазы).Сплошная линия соответствует степенному закону, T ^{- 1 / 4}, и данными в режиме С (треугольники). Для режимов с низкой диссипацией, как в режиме С, вклад от термического пика около 30 К оказывается менее заметным.

Рис. 7. Температурная зависимость диссипации Q ^{- 1} для четырех нормальных режимов резонатора.Сплошная линия соответствует Т ^{- 1 / 4}. В нижней части пунктирные линии степенной зависимости, Т ^{1 / 2} и Т, показаны для сравнения.

Рис. 8. Температурная зависимость сдвига резонансной частоты в полулогарифмическом масштабе.Высокотемпературная часть стремится к ln Т-формы.Нижняя часть температурных данных ясно показывает насыщенность, начиная с температуры до 30 К.

Рис. 9. Магитнаяз ависимость поля параметра Q ^{- 1} в четырех режимах.Сплошная линия соответствует B² - форме.

Рис. 10. Температурная зависимость диссипации Q - 1 для трех дваждызажатых прутков.

Рис. 11. Температурная зависимость Δ f / f для трех дважды зажатых прутков, показанных на рис. 10.

Рис. 12. Гистерезис наблюдается при диссипации в прутках кремнии с резонансной частотой 12,4 МГц. (а) разница в диссипации при повышении и понижении показывает различные пики, совпадающие по температуре с тепловым пиком активации. (б) отображена разница в сдвиге частоты между двумя пределами.

Рис. 13.Зависимость диссипации Q^–1 от давления.Ннет заметных изменений в Q до подачи давления 100 mTorr,либо Не₃ и Не₄. Обратите внимание, что давление в вакуумируемом сосуде может составлять примерно 10^-2 mTorr при комнатной температуре и на четыре порядка меньше, при температуре 10 К.