本專利申請(qǐng)要求享有2014年1月31日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)序列號(hào)61/934,532的優(yōu)先權(quán)權(quán)益，該美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)通過引用的方式整體納入本文。

政府權(quán)利

本發(fā)明是在由國(guó)家科學(xué)基金會(huì)(National Science Foundation)授予的批準(zhǔn)號(hào)0832819的政府支持下做出的。政府享有本發(fā)明中的一些權(quán)利。

背景技術(shù)：

聲子(phonon)——彈性結(jié)構(gòu)的量子化振動(dòng)——滲透現(xiàn)代技術(shù)的結(jié)晶部件，且是被稱為“聲子學(xué)”的新興研究領(lǐng)域的核心。與熱損失能量和噪聲相關(guān)聯(lián)，在日常生活中使用的許多電子器件中同樣遇到聲子。聲子被認(rèn)為支配在量子水平上的基本現(xiàn)象，諸如，納米結(jié)構(gòu)中對(duì)超導(dǎo)電性的弛豫動(dòng)力。在固態(tài)量子技術(shù)的發(fā)展中，主要考慮聲子它們施加的限制。

附圖說(shuō)明

附圖中的許多附圖例示了在本文中呈現(xiàn)的主題的實(shí)施方案。附圖被提供以允許本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員理解在本文中公開的構(gòu)思，且因此不能夠被認(rèn)為限制公開的主題的范圍。

圖1示出了用于一對(duì)零維結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換狀態(tài)圖的一個(gè)實(shí)施例。

圖2示出了一個(gè)被配置成控制聲子的生成或消滅的器件的一個(gè)實(shí)施例的方塊圖。

圖3示出了一個(gè)被配置成控制聲子的生成或消滅的肖特基二極管的一個(gè)實(shí)施例。

圖4A、圖4B和圖4C示出了一個(gè)介質(zhì)和零維結(jié)構(gòu)對(duì)的能級(jí)帶圖的多個(gè)實(shí)施例。

圖5示出了用于一個(gè)中性激子的能量相對(duì)于電場(chǎng)的線狀圖表的一個(gè)實(shí)施例。

圖6示出了一個(gè)介質(zhì)和量子點(diǎn)對(duì)的狀態(tài)圖的一個(gè)實(shí)施例。

圖7示出了包括一對(duì)零維結(jié)構(gòu)的聲子晶體管的一個(gè)實(shí)施例。

圖8示出了圖7的晶體管的漏極處的聲子強(qiáng)度相對(duì)于該晶體管的柵極處的電壓的散點(diǎn)圖和線狀圖表的一個(gè)實(shí)施例。

圖9A和圖9B示出了圖7的晶體管的漏極處的聲子強(qiáng)度相對(duì)于該晶體管的柵極處的電壓的多個(gè)散點(diǎn)圖。

圖10示出了用于制作聲子控制機(jī)構(gòu)的技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例的流程圖。

圖11示出了一個(gè)應(yīng)變或運(yùn)動(dòng)傳感器的一個(gè)實(shí)施例的方塊圖。

具體實(shí)施方式

下面的描述包括體現(xiàn)本文中描述的主題的多個(gè)方面的例示性設(shè)備、系統(tǒng)、方法和技術(shù)。在下面的描述中，出于解釋的目的，闡述了許多具體細(xì)節(jié)以提供對(duì)該主題的多個(gè)實(shí)施方案的理解。然而，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員明顯的是，在沒有這些具體細(xì)節(jié)中的至少一些的情況下，也可以實(shí)踐該主題的實(shí)施方案。

此公開內(nèi)容總體涉及聲子控制領(lǐng)域，且更具體地，涉及與用于聲子的控制機(jī)構(gòu)相關(guān)的系統(tǒng)、設(shè)備和方法。

無(wú)所不在的電子-聲子相互作用和聲子的顯著耗散性質(zhì)是由低維固態(tài)結(jié)構(gòu)(諸如，像量子點(diǎn)(QD)的零維結(jié)構(gòu))作為宿主的類原子量子態(tài)的退相干的主要來(lái)源。相反，在本文中討論了可以使聲子非耗散或相干的條件。結(jié)果是獲得可以控制聲子的多種控制機(jī)構(gòu)(例如，場(chǎng)效應(yīng)晶體管)(“聲子FET”)。所述聲子FET可以單獨(dú)地或組合地被實(shí)施在常規(guī)集成電路器件構(gòu)架中。

在本文中討論的是一種可以控制聲子的生成或流動(dòng)的工具。類似于場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)控制電子或電力的流動(dòng)(“電FET”)，在本文中討論的設(shè)備和系統(tǒng)可以經(jīng)由利用電勢(shì)或電偏壓(例如，電壓)產(chǎn)生的電場(chǎng)來(lái)控制傳導(dǎo)熱(聲子)的流動(dòng)。聲子FET的物理結(jié)構(gòu)可以包括嵌入常規(guī)半導(dǎo)體材料或器件(例如，肖特基二極管、電容器、PIN二極管或其他半導(dǎo)體技術(shù))中的一對(duì)量子點(diǎn)。在本文中描述了肖特基二極管和簡(jiǎn)單的類似電容器的結(jié)構(gòu)(參見圖2)，然而，本公開內(nèi)容可以被用在多種半導(dǎo)體器件和其他電氣或電子器件中?？梢允┘与娖珘阂詣?chuàng)建沿著或大體上平行于經(jīng)過或連接所述點(diǎn)對(duì)的軸線的電場(chǎng)。聲子可以在兩個(gè)路徑上通過該對(duì)量子點(diǎn)，從而諸如導(dǎo)致在每個(gè)路徑上的聲子之間的干涉。取決于施加的電偏壓，此干涉可以是建設(shè)性的(啟動(dòng)聲子流動(dòng)或聲子流動(dòng)被增強(qiáng))或破壞性的(聲子流動(dòng)被抑制或被阻擋)。此結(jié)構(gòu)可以執(zhí)行基于施加的電偏壓(即，通過施加電偏壓產(chǎn)生的電場(chǎng))的聲子開關(guān)的功能。支配聲子相互作用的基本原理是創(chuàng)建共振極化子的Fano型量子干涉，該共振極化子在此情況下是分子極化子。

聲子FET的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)可以包括能量效率提高。聲子FET的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)可以包括利用聲子而不是讓它作為熱浪費(fèi)的能力，諸如，在常規(guī)集成電路或其他半導(dǎo)體技術(shù)中。例如，受控的聲子可以代表數(shù)據(jù)，其中聲子的存在與否指示一比特“1”或“0”，以便執(zhí)行與目前的電子系統(tǒng)中的電子的功能相類似的功能，因此取代電子或補(bǔ)充由電子提供的信息。

聲子控制機(jī)構(gòu)(例如，聲子FET)可以被用來(lái)控制聲子熱的流動(dòng)以便提高熱被耗散或被增加的效率或更精確地引導(dǎo)熱的流動(dòng)。所述聲子控制機(jī)構(gòu)可以被用作光子邏輯(基于光的，例如光纖)、電子邏輯(基于電子的邏輯)、聲子邏輯(基于聲子的邏輯)或自旋電子學(xué)(基于自旋的邏輯)之間的接口。所述聲子控制機(jī)構(gòu)可以被用在量子信息技術(shù)中(例如，用于揭示量子結(jié)構(gòu)之間的相干耦合)。所述聲子控制機(jī)構(gòu)可以被用作信息系統(tǒng)(例如，基于固態(tài)的信息系統(tǒng))或處理技術(shù)中的邏輯元件，諸如，通過將所述聲子控制機(jī)構(gòu)用作邏輯開關(guān)。所述聲子控制機(jī)構(gòu)可以降低由聲子造成的噪聲且可以被用在一個(gè)應(yīng)用中利用其噪聲降低能力，諸如，在傳感器或檢測(cè)器技術(shù)中(例如，光或太赫茲輻射檢測(cè)器)。所述聲子控制機(jī)構(gòu)的又一個(gè)應(yīng)用是在太陽(yáng)能技術(shù)領(lǐng)域，在該領(lǐng)域中，有利的是光吸收高并且熱發(fā)射減少，諸如，可以通過所述聲子控制機(jī)構(gòu)來(lái)提供。所述聲子控制機(jī)構(gòu)可以被用在應(yīng)變或運(yùn)動(dòng)傳感器中，諸如在本文中更詳細(xì)地討論的。

現(xiàn)在將參考圖描述可以包括聲子控制機(jī)構(gòu)的設(shè)備、系統(tǒng)和技術(shù)(例如，方法)的另一些細(xì)節(jié)。

圖1示出了聲子的狀態(tài)圖100的方塊圖。聲子可以開始于介質(zhì)(例如，固體、液體或氣體)中，該介質(zhì)是初始狀態(tài)102。，該介質(zhì)可以從初始狀態(tài)102經(jīng)過離散狀態(tài)104或連續(xù)狀態(tài)106轉(zhuǎn)換到最終狀態(tài)108。

某個(gè)機(jī)構(gòu)(該機(jī)構(gòu)未被示出在圖1中)可以生成導(dǎo)致在處于初始狀態(tài)102的器件的半導(dǎo)體或電介質(zhì)材料中產(chǎn)生聲子的能量。在聲子已經(jīng)穿過該半導(dǎo)體或電介質(zhì)材料的至少一部分之后，半導(dǎo)體或電介質(zhì)材料可以處于最終狀態(tài)108。

如果該介質(zhì)提供兩個(gè)不能區(qū)分的路徑(例如，一個(gè)路徑經(jīng)過離散狀態(tài)104和另一個(gè)路徑經(jīng)過連續(xù)狀態(tài)106)，則可以發(fā)生干涉。此干涉可以是建設(shè)性的，意味著可以生成(例如，并且發(fā)射)聲子并且達(dá)到最終狀態(tài)108；或者此干涉可以是破壞性的，意味著沒有再次生成或釋放聲子且未達(dá)到最終狀態(tài)108。離散狀態(tài)104和連續(xù)狀態(tài)106可以被耦合(例如，以相互共振的方式)，諸如通過耦合110。類似于雙縫實(shí)驗(yàn)，提供這樣的不能區(qū)分的路徑的介質(zhì)會(huì)造成“哪個(gè)路徑”問題，且會(huì)導(dǎo)致Fano型量子干涉(即，F(xiàn)ano效應(yīng))。通過用選通機(jī)構(gòu)(例如，電場(chǎng))來(lái)控制聲子的干涉，可以創(chuàng)建聲子晶體管。

圖2示出了一個(gè)被配置成包括聲子控制機(jī)構(gòu)的器件200的一個(gè)實(shí)施例。器件200可以包括嵌入半導(dǎo)體材料212(例如，固態(tài)材料)或其他導(dǎo)電或電絕緣材料中的兩個(gè)或更多個(gè)零維結(jié)構(gòu)210A和210B。器件200可以包括一個(gè)源極引線元件224和一個(gè)漏極引線元件226。器件200可以基本上是一個(gè)電容器，其中一些電介質(zhì)或半導(dǎo)體材料212夾在該電容器的板之間(在此情況下，觸點(diǎn)(contact)216A和216B提供該電容器的板)。半導(dǎo)體材料212也可以是允許在其中生成電場(chǎng)的電介質(zhì)材料，或在存在電場(chǎng)的情況下包括一個(gè)帶隙的材料，在該電場(chǎng)中可以達(dá)到該帶隙的不同狀態(tài)。

器件200可以包括一個(gè)選通機(jī)構(gòu)，通過該選通機(jī)構(gòu)，電偏壓可以被施加到半導(dǎo)體材料212。圖2中示出的選通機(jī)構(gòu)包括分別耦合至一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電輸入/輸出(I/O)焊盤241A和214B的兩個(gè)導(dǎo)電觸點(diǎn)216A和216B。圖2示出了分別通過導(dǎo)電互連件218A-218B耦合至焊盤214A-B的觸點(diǎn)216A-216B。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，電勢(shì)偏壓可以被直接施加到觸點(diǎn)216A-B而不是將偏壓施加到I/O焊盤214A-B或互連件218A-B。

零維結(jié)構(gòu)210A-B可以包括一個(gè)量子點(diǎn)或一個(gè)氮空位(NV)中心。該量子點(diǎn)可以包括與半導(dǎo)體材料212類似或相同的材料。在零維結(jié)構(gòu)210A-B包括一個(gè)NV中心的實(shí)施方案中，半導(dǎo)體材料212可以是金剛石。量子點(diǎn)可以是大約數(shù)十納米或更小的量級(jí)。量子點(diǎn)是一個(gè)具有限制在全部三個(gè)空間維度(即，長(zhǎng)度、寬度和高度)的零個(gè)或多個(gè)電荷的半導(dǎo)體，與電荷的波函數(shù)/德布羅意波長(zhǎng)的延伸部分相當(dāng)，因此，該量子點(diǎn)是零維結(jié)構(gòu)。量子點(diǎn)是納米晶體，通常包括一種半導(dǎo)體材料。量子點(diǎn)被配置成表現(xiàn)出量子力學(xué)特性。

零維結(jié)構(gòu)210A-B可以是類原子結(jié)構(gòu)。零維結(jié)構(gòu)210A-B可以至少部分地嵌入半導(dǎo)體材料212中以便提供形成諸如參考圖1描述的針對(duì)聲子的哪個(gè)路徑的問題的可能性。零維結(jié)構(gòu)210A-B可以代表聲子生成、發(fā)射或毀滅可發(fā)生經(jīng)過的可能路徑。半導(dǎo)體材料212與零維結(jié)構(gòu)210A一起可以提供連續(xù)狀態(tài)106，并且另一個(gè)零維結(jié)構(gòu)210B可以提供離散狀態(tài)104。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，零維結(jié)構(gòu)210A單獨(dú)可以提供連續(xù)狀態(tài)106且另一個(gè)零維結(jié)構(gòu)210B可以提供離散狀態(tài)104。

零維結(jié)構(gòu)210A-B可以被間隔開大約一到一百納米。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，零維結(jié)構(gòu)210A-B之間的間隔可以是大約一到三十納米。零維結(jié)構(gòu)210A-B之間的間隔可以取決于制造零維結(jié)構(gòu)210A-B所使用的材料和零維結(jié)構(gòu)210A-B是并排的(例如，彼此水平相鄰)還是彼此疊置的(例如，彼此垂直相鄰)。如果零維結(jié)構(gòu)210A-B是并排的，則它們可以被間隔開更大距離。這至少部分地由于可以被用來(lái)將零維結(jié)構(gòu)210A-B放置在半導(dǎo)體材料212中的過程。在并排的配置中，可以使用位點(diǎn)受控的生長(zhǎng)技術(shù)以高精確度放置零維結(jié)構(gòu)210A-B。

半導(dǎo)體材料212可以是包括正或負(fù)摻雜、未摻雜或本征硅、鍺、碳或其組合的半導(dǎo)體。半導(dǎo)體材料212可以包括一種包括半導(dǎo)體化合物的化合物，諸如砷化銦(包括銦和砷的化合物)、砷化鎵(包括鎵和砷的化合物)、硒化鎘、硒化鋅或其他化合物半導(dǎo)體材料。半導(dǎo)體材料212可以包括鎘、銦、鎵、氮、磷、銻、硒、碲、氧、硫、石墨烯、金剛石、玻璃、氧化物、氯、鈦、鉛、錳、鎳、鐵、鉻、硅、銀、鉑、碘、鉈、溴或其組合。半導(dǎo)體材料212可以包括其他半導(dǎo)體材料，諸如，包括多種所討論的添加物的金屬化合物。注意到，絕緣體(例如，電介質(zhì))——諸如玻璃、氧化物或金剛石——可以被用來(lái)代替半導(dǎo)體材料212或與半導(dǎo)體材料212共同使用。

觸點(diǎn)216A-B、互連件218A-B或I/O焊盤214A-B可以包括一種材料，諸如金屬、半導(dǎo)體或其他導(dǎo)電材料。

不同的電勢(shì)可以被供應(yīng)到觸點(diǎn)216A-B(例如，直接供應(yīng)到觸點(diǎn)216A-B或間接供應(yīng)到觸點(diǎn)216A-B，諸如通過I/O焊盤214A-B或互連件218A-B間接供應(yīng)到觸點(diǎn)216A-B)，諸如以在零維結(jié)構(gòu)210A-B兩端提供電勢(shì)。通過不同的供應(yīng)電勢(shì)產(chǎn)生的電場(chǎng)的電場(chǎng)線222可以大體上平行于零維結(jié)構(gòu)210A-B經(jīng)過的軸線220。電場(chǎng)線222可以與軸線220同軸。注意到，圖2描繪了與軸線220平行且不同軸的電場(chǎng)線222。施加到觸點(diǎn)216的電偏壓可以提供一個(gè)可以阻止、促進(jìn)或抑制聲子生成、耗散或輸送的選通機(jī)構(gòu)。通過改變施加到觸點(diǎn)216A-B的電偏壓，可以實(shí)現(xiàn)建設(shè)性干涉或破壞性干涉。例如，當(dāng)?shù)谝浑妷罕皇┘拥接|點(diǎn)216A-B時(shí)，可以在零維結(jié)構(gòu)210A-B的量子狀態(tài)之間形成建設(shè)性干涉且可以產(chǎn)生聲子。當(dāng)不同的第二電壓被施加到觸點(diǎn)216A-B時(shí)，可以在零維結(jié)構(gòu)210A-B的量子狀態(tài)之間形成破壞性干涉且可以防止產(chǎn)生、耗散或傳送聲子。

引線元件224可以包括聲子輸送(例如，熱)元件、光子輸送(例如，光學(xué))元件、電子電荷輸送元件或自旋電子輸送元件。引線元件224可以被配置成將激發(fā)能量輸送到半導(dǎo)體材料212。引線元件226可以包括一個(gè)聲子輸送元件、一個(gè)光子輸送元件、一個(gè)電子電荷輸送元件或一個(gè)自旋電子輸送元件。引線元件226可以被配置成將能量輸送遠(yuǎn)離半導(dǎo)體材料212。

圖3示出了具有一對(duì)量子點(diǎn)的肖特基二極管300的一個(gè)實(shí)施例，該對(duì)量子點(diǎn)包括嵌入該肖特基二極管中的量子點(diǎn)材料302A和302B(例如，零維結(jié)構(gòu))。注意到，圖3是意在例示可以以如先前描述的類似電容器的多種器件或結(jié)構(gòu)實(shí)施類似電容器的器件的圖2的器件200的具體實(shí)施方式。肖特基二極管300可以是具有不同半導(dǎo)體層和一個(gè)或多個(gè)觸點(diǎn)216A-B的異質(zhì)結(jié)構(gòu)。肖特基二極管300的第一觸點(diǎn)216A(例如，鋁314或鈦312)可以被制造有穿過其的一個(gè)或多個(gè)孔316(例如，透明的或半透明的孔)?？讖?16可以提供一個(gè)到肖特基二極管300的量子點(diǎn)(例如，量子點(diǎn)對(duì))或其它部分的光學(xué)通路，諸如以將激發(fā)能量提供到肖特基二極管300。雖然圖3僅示出了一個(gè)孔316，但是可以形成穿過鋁314層或鈦312層的其他孔。在包括高分辨率制造技術(shù)的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，諸如，在包括掃描近場(chǎng)光學(xué)顯微術(shù)(SNOM)或在光子波導(dǎo)或腔中包括視覺受控生長(zhǎng)的零維結(jié)構(gòu)的實(shí)施方案中，孔316對(duì)于提供激發(fā)能量或消除聲子可能是不必要的(參見圖7的討論和孔316可以如何充當(dāng)引線元件224或226)。

肖特基二極管300可以包括襯底306。本征砷化鎵層304A、304B、304C和304D可以位于襯底306之上。本征砷化鎵層304A-D可以由量子點(diǎn)材料302A-B或砷化鋁鎵層307間隔開。肖特基二極管300可以包括位于本征砷化鎵層304A-D之上的鈦層312或一個(gè)或多個(gè)鋁層314。鋁314或鈦312可以形成觸點(diǎn)216A-B，通過觸點(diǎn)216A-B，電偏壓可以被施加到肖特基二極管300。襯底306可以被耦合到一個(gè)電勢(shì)(諸如，接地)，以便在鋁314和襯底306之間提供電勢(shì)差。襯底306可以充當(dāng)電觸點(diǎn)216A-B。該電勢(shì)差可以導(dǎo)致量子點(diǎn)材料302A-B的一部分的量子狀態(tài)耦合或共振。

量子點(diǎn)材料302A-B可以是小于十納米厚的量級(jí)。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，量子點(diǎn)材料302A-B可以是大約兩(2)到三(3)納米厚。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，量子點(diǎn)材料302A和302B可以被隔開大約四納米。如在本文中討論的，只要量子點(diǎn)材料302A-B保持零維，量子點(diǎn)材料302A-B的厚度可以大于三納米。量子點(diǎn)材料302A-B之間的間隔可以大于或小于四納米，如先前討論的關(guān)于零維結(jié)構(gòu)210A-B之間的間隔距離。

如果反相偏壓(即，被配置成使半導(dǎo)體材料的能帶的耗盡區(qū)增大的電壓)被施加到肖特基二極管300，則鋁314和鈦312可以作為電容器的第一板，摻雜砷化鎵308可以作為電容器的第二板，且可以產(chǎn)生橫跨它們之間的區(qū)域的電場(chǎng)。該電場(chǎng)可以使包括量子點(diǎn)材料302A的量子點(diǎn)的量子狀態(tài)與包括量子材料302B的量子點(diǎn)和半導(dǎo)體材料的其他層(例如，本征砷化鎵304A-D、砷化鋁鎵307或摻雜砷化鎵308)的組合的量子狀態(tài)耦合。

圖4A、圖4B和圖4C分別示出了介質(zhì)和量子點(diǎn)對(duì)(諸如，半導(dǎo)體材料212和零維結(jié)構(gòu)210A-B)的能級(jí)帶圖400A、400B和400C的多個(gè)實(shí)施例。能級(jí)帶圖400A、400B和400C包括導(dǎo)帶邊緣404和價(jià)帶邊緣406。能級(jí)帶圖400A包括電子狀態(tài)408A、408B、408C和408D以及包括聲子且是虛線的狀態(tài)410(例如，聲子被結(jié)合至一個(gè)或多個(gè)電荷(諸如，電子或空穴)的狀態(tài))。由施加到結(jié)構(gòu)200的偏壓導(dǎo)致的電場(chǎng)可以提升或降低觸點(diǎn)216B上的電勢(shì)，且可以保持觸點(diǎn)216A上的電勢(shì)固定(例如，接地或在某個(gè)其他電勢(shì)處)。電勢(shì)差可以導(dǎo)致價(jià)帶邊緣406和導(dǎo)帶邊緣404歪斜，諸如圖4A-C中示出的。該歪斜可以允許零維結(jié)構(gòu)210A的離散能級(jí)相對(duì)于零維結(jié)構(gòu)210B的能級(jí)偏移。導(dǎo)帶邊緣404更接近價(jià)帶邊緣406的兩個(gè)區(qū)域是電場(chǎng)分別與零維結(jié)構(gòu)210A-B相互作用的位置。

在零維結(jié)構(gòu)210A-B的狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換412A、412B或412C可以在能量被提供到零維結(jié)構(gòu)210A-B時(shí)發(fā)生。轉(zhuǎn)換412A指示從零維結(jié)構(gòu)210B的價(jià)帶能級(jí)中的一個(gè)狀態(tài)到零維結(jié)構(gòu)210A的導(dǎo)帶能級(jí)中的一個(gè)狀態(tài)的改變。轉(zhuǎn)換412B指示零維結(jié)構(gòu)210A-B之間的電子或空穴隧道效應(yīng)。在此轉(zhuǎn)換412B中可以產(chǎn)生聲子。轉(zhuǎn)換412C指示在可以包括聲子的狀態(tài)410下從零維結(jié)構(gòu)210A的價(jià)帶能級(jí)到導(dǎo)帶能級(jí)的改變。在狀態(tài)410下，在零維結(jié)構(gòu)210A-B之間可以發(fā)生隧道效應(yīng)。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，初始狀態(tài)102可以對(duì)應(yīng)于全部電子都處于價(jià)帶406中且沒有電子處于導(dǎo)帶404中的狀態(tài)。當(dāng)一個(gè)電子從狀態(tài)408D轉(zhuǎn)換到狀態(tài)410時(shí)，可以進(jìn)入連續(xù)狀態(tài)106。當(dāng)一個(gè)電子從狀態(tài)408A轉(zhuǎn)換到狀態(tài)408E(諸如由轉(zhuǎn)換412A示出)時(shí)，可以進(jìn)入離散狀態(tài)106。當(dāng)一個(gè)電子從狀態(tài)408D轉(zhuǎn)換到408E或當(dāng)一個(gè)電子從狀態(tài)410轉(zhuǎn)換到狀態(tài)408E(諸如通過發(fā)射或釋放一個(gè)聲子)時(shí)，可以進(jìn)入最終狀態(tài)108。狀態(tài)408B-C可以是在不同能量處的、針對(duì)狀態(tài)408A的替代狀態(tài)。通過將不同的電勢(shì)施加到相應(yīng)器件的觸點(diǎn)216A-B可以進(jìn)入這些狀態(tài)408B-C。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，初始狀態(tài)102可以包括空的零維結(jié)構(gòu)212A-B(在零維結(jié)構(gòu)212A-B中既沒有空穴也沒有電子)，連續(xù)狀態(tài)106可以包括處于極化子狀態(tài)(|X₀,Ω＞)中的零維結(jié)構(gòu)212A-B，離散狀態(tài)104可以包括一個(gè)中間零維結(jié)構(gòu)212-A-B激子狀態(tài)(一個(gè)空穴在一個(gè)零維結(jié)構(gòu)210B中且一個(gè)電子在另一個(gè)零維結(jié)構(gòu)210A中)，且最終狀態(tài)108可以包括一個(gè)零維結(jié)構(gòu)212A-B激子狀態(tài)和一個(gè)被釋放或未結(jié)合至零維結(jié)構(gòu)212A-B的聲子。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，初始狀態(tài)102可以對(duì)應(yīng)于一個(gè)或多個(gè)電子處于導(dǎo)帶404中且沒有空穴處于價(jià)帶406中的狀態(tài)。當(dāng)一個(gè)電子從狀態(tài)408D轉(zhuǎn)換到狀態(tài)410時(shí)，可以進(jìn)入連續(xù)狀態(tài)106。當(dāng)一個(gè)電子從狀態(tài)408A轉(zhuǎn)換到狀態(tài)408E(諸如通過轉(zhuǎn)換412A示出)時(shí)，可以進(jìn)入離散狀態(tài)104。當(dāng)一個(gè)電子從狀態(tài)408D轉(zhuǎn)換到408E或當(dāng)一個(gè)電子從狀態(tài)410轉(zhuǎn)換到狀態(tài)408E(諸如通過發(fā)射一個(gè)聲子)時(shí)，可以進(jìn)入最終狀態(tài)108。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，初始狀態(tài)102可以對(duì)應(yīng)于一個(gè)或多個(gè)空穴處于價(jià)帶406中且沒有電子處于導(dǎo)帶404中的狀態(tài)。當(dāng)一個(gè)電子從狀態(tài)408D轉(zhuǎn)換到狀態(tài)410時(shí)，可以進(jìn)入連續(xù)狀態(tài)106。當(dāng)一個(gè)電子從狀態(tài)408A轉(zhuǎn)換到狀態(tài)408E(諸如通過轉(zhuǎn)換412A示出)時(shí)，可以進(jìn)入離散狀態(tài)104。當(dāng)一個(gè)電子從狀態(tài)408D轉(zhuǎn)換到408E或當(dāng)一個(gè)電子從狀態(tài)410轉(zhuǎn)換到狀態(tài)408E(諸如通過發(fā)射一個(gè)聲子)時(shí)，可以進(jìn)入最終狀態(tài)108。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，初始狀態(tài)102可以包括一個(gè)帶電荷的零維結(jié)構(gòu)212A-B(例如，其中具有一個(gè)或多個(gè)空穴或電子的零維結(jié)構(gòu)212A-B)。連續(xù)狀態(tài)106可以包括一個(gè)處于極化子狀態(tài)(|Ch,Ω＞)中的零維結(jié)構(gòu)212A-B。離散狀態(tài)104可以包括一個(gè)中間零維結(jié)構(gòu)212-A-B電荷狀態(tài)(例如，空穴或電子中的一個(gè)在一個(gè)零維結(jié)構(gòu)210B中且剩余的空穴或電子(如果有的話)在另一個(gè)零維結(jié)構(gòu)210A中)。最終狀態(tài)108可以包括一個(gè)零維結(jié)構(gòu)212A-B電荷狀態(tài)和一個(gè)被釋放或未結(jié)合至零維結(jié)構(gòu)212A-B的聲子。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，初始狀態(tài)102可以對(duì)應(yīng)于零個(gè)或多個(gè)電子處于導(dǎo)帶406中且零個(gè)或更多空穴處于價(jià)帶404中的狀態(tài)。當(dāng)一個(gè)電子從狀態(tài)408E轉(zhuǎn)換到狀態(tài)420(諸如通過結(jié)合一個(gè)聲子或與電場(chǎng)相互作用)時(shí)，可以進(jìn)入連續(xù)狀態(tài)106。當(dāng)一個(gè)電子從狀態(tài)408E轉(zhuǎn)換到狀態(tài)408H(諸如通過轉(zhuǎn)換422A示出)或一個(gè)電子通過一個(gè)電引線直接被供應(yīng)到狀態(tài)408H時(shí)，可以進(jìn)入離散狀態(tài)104。當(dāng)一個(gè)電子從狀態(tài)408H轉(zhuǎn)換到408E時(shí)或當(dāng)一個(gè)電子通過發(fā)射一個(gè)聲子從狀態(tài)420轉(zhuǎn)換到狀態(tài)408E時(shí)，可以進(jìn)入最終狀態(tài)108。狀態(tài)408F-G可以是在不同能量處的、針對(duì)狀態(tài)408H的替代狀態(tài)。通過將不同的電勢(shì)施加到相應(yīng)器件的觸點(diǎn)216A-B可以進(jìn)入這些狀態(tài)408F-G。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，初始狀態(tài)102可以對(duì)應(yīng)于零個(gè)或多個(gè)空穴處于價(jià)帶406中且零個(gè)或多個(gè)電子處于導(dǎo)帶404中的狀態(tài)。當(dāng)一個(gè)空穴通過結(jié)合一個(gè)聲子從狀態(tài)408D轉(zhuǎn)換到狀態(tài)430時(shí)或當(dāng)通過一個(gè)引線供應(yīng)一個(gè)空穴時(shí)，可以進(jìn)入連續(xù)狀態(tài)106。當(dāng)一個(gè)空穴從狀態(tài)408D轉(zhuǎn)換到狀態(tài)408A(諸如通過轉(zhuǎn)換432A示出)或通過一個(gè)電引線將一個(gè)空穴直接供應(yīng)到狀態(tài)408A時(shí)，可以進(jìn)入離散狀態(tài)104。當(dāng)一個(gè)空穴從狀態(tài)408A轉(zhuǎn)換到408D或當(dāng)一個(gè)空穴從狀態(tài)420轉(zhuǎn)換到狀態(tài)408D(諸如通過發(fā)射一個(gè)聲子)時(shí)，可以進(jìn)入最終狀態(tài)108。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，初始狀態(tài)102可以包括零維結(jié)構(gòu)212A-B中的自旋(例如，零維結(jié)構(gòu)212A-B中的一個(gè)或多個(gè)自旋極化空穴或電子)。連續(xù)狀態(tài)106可以包括處于自旋極化的極化子狀態(tài)(|S,Ω＞)中的零維結(jié)構(gòu)212A-B。離散狀態(tài)104可以包括一個(gè)中間零維結(jié)構(gòu)212-A-B電荷狀態(tài)(例如，自旋極化的空穴或電子中的一個(gè)在一個(gè)零維結(jié)構(gòu)210B中且剩余的空穴或電子(如果有的話)在另一個(gè)零維結(jié)構(gòu)210A中)。最終狀態(tài)108可以包括一個(gè)零維結(jié)構(gòu)212A-B自旋狀態(tài)和一個(gè)被釋放或未結(jié)合至零維結(jié)構(gòu)212A-B的聲子。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，初始狀態(tài)102可以對(duì)應(yīng)于零個(gè)或多個(gè)自旋極化電子處于導(dǎo)帶406中且零個(gè)或多個(gè)空穴處于價(jià)帶404中的狀態(tài)。當(dāng)一個(gè)自旋極化電子通過結(jié)合一個(gè)聲子從狀態(tài)408E轉(zhuǎn)換到狀態(tài)420時(shí)或當(dāng)能量由一個(gè)自旋電子引線(例如，引線元件224)供應(yīng)時(shí)，可以進(jìn)入連續(xù)狀態(tài)106。當(dāng)一個(gè)自旋極化電子從狀態(tài)408E轉(zhuǎn)換到狀態(tài)408H(諸如通過轉(zhuǎn)換422A示出)或一個(gè)自旋極化電子由一個(gè)自旋電子引線(例如，自旋注入器)供應(yīng)時(shí)，可以進(jìn)入離散狀態(tài)104。當(dāng)一個(gè)自旋極化電子從狀態(tài)408H轉(zhuǎn)換到408E或當(dāng)一個(gè)電子從狀態(tài)420轉(zhuǎn)換到狀態(tài)408E(諸如通過發(fā)射一個(gè)聲子)時(shí)，可以進(jìn)入最終狀態(tài)108。狀態(tài)408F-G可以是在不同能量處的、針對(duì)狀態(tài)408H的替代狀態(tài)。通過將不同的電勢(shì)施加到相應(yīng)器件的觸點(diǎn)216A-B可以進(jìn)入這些狀態(tài)408F-G。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，初始狀態(tài)102可以對(duì)應(yīng)于零個(gè)或多個(gè)自旋極化空穴處于價(jià)帶406中且零個(gè)或多個(gè)電子處于導(dǎo)帶404中的狀態(tài)。當(dāng)一個(gè)自旋極化空穴通過結(jié)合一個(gè)聲子從狀態(tài)408D轉(zhuǎn)換到狀態(tài)430或通過一個(gè)自旋電子引線將一個(gè)自旋極化空穴直接供應(yīng)到狀態(tài)430時(shí)，可以進(jìn)入連續(xù)狀態(tài)106。當(dāng)一個(gè)自旋極化空穴從狀態(tài)408D轉(zhuǎn)換到狀態(tài)408A(諸如通過轉(zhuǎn)換432A示出)或通過一個(gè)自旋電子引線將一個(gè)自旋極化空穴直接供應(yīng)到狀態(tài)408A時(shí)，可以進(jìn)入離散狀態(tài)104。當(dāng)一個(gè)空穴自旋從狀態(tài)408A轉(zhuǎn)換到408D或當(dāng)一個(gè)自旋極化空穴通過發(fā)射一個(gè)聲子從狀態(tài)420轉(zhuǎn)換到狀態(tài)408D時(shí)，可以進(jìn)入最終狀態(tài)108。

如先前討論的，初始狀態(tài)102可以被繞開，諸如，通過引線元件224注入一個(gè)電子或空穴(例如，一個(gè)極化電子或空穴)。

圖5示出了針對(duì)中性激子(一個(gè)電子在導(dǎo)帶中且一個(gè)空穴在價(jià)帶中)的能量相對(duì)于電場(chǎng)的線狀圖表500的一個(gè)實(shí)施例。|X₀＞代表兩個(gè)電荷都在零維結(jié)構(gòu)210A中的基態(tài)激子。|iX₀＞和|iX₁＞分別代表空穴處于零維結(jié)構(gòu)210A價(jià)帶的基態(tài)受激能級(jí)或第一受激能級(jí)的激子狀態(tài)。|X₀,Ω＞代表在極化子連續(xù)中的一個(gè)狀態(tài)(例如，由聲子Ω和零維結(jié)構(gòu)210B的基態(tài)激子形成的微弱結(jié)合狀態(tài))。雖然本討論與光學(xué)聲子有關(guān)，但是也可以使用聲學(xué)聲子。使用電場(chǎng)，|iX₀＞和|iX₁＞狀態(tài)可以被調(diào)諧成與|X₀,Ω＞狀態(tài)共振(例如，耦合)。如果|iX₀＞或|iX₁＞被大體上耦合到|X₀,Ω＞，則可以形成哪個(gè)路徑問題。該耦合可以導(dǎo)致共振或分子極化子被形成。該耦合可以是由零維結(jié)構(gòu)210A-B之間的電荷的量子力學(xué)隧道效應(yīng)導(dǎo)致的。|X₀,Ω＞、|iX₀＞和|iX₁＞狀態(tài)可以由激發(fā)能量(諸如，電子激發(fā)能量、光學(xué)激發(fā)能量、聲學(xué)激發(fā)能量或聲子激發(fā)能量)誘發(fā)。|CGS＞指示晶體基態(tài)或未擾動(dòng)的器件200狀態(tài)。

圖6示出了介質(zhì)和量子點(diǎn)(諸如，半導(dǎo)體材料212和零維結(jié)構(gòu)210A-B)的狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換圖600的一個(gè)實(shí)施例。零維結(jié)構(gòu)210A由每對(duì)方框的左邊的方框代表且零維結(jié)構(gòu)210B由每對(duì)方框的右邊的方框代表。方框中一個(gè)深色的點(diǎn)指示一個(gè)電子存在于相關(guān)聯(lián)的零維結(jié)構(gòu)210A-B中且一個(gè)淺色的點(diǎn)指示一個(gè)空穴存在于相關(guān)聯(lián)的零維結(jié)構(gòu)210A-B中。因此，左邊的方框中的一個(gè)深色的點(diǎn)指示電子存在于零維結(jié)構(gòu)210A中。

在代表結(jié)晶基態(tài)(|cgs＞)或初始狀態(tài)102的|i＞處，零維結(jié)構(gòu)210A-B既不會(huì)包括電子也不會(huì)包括空穴。在602A處，狀態(tài)可以從cgs轉(zhuǎn)換到狀態(tài)|d＞＝|iX_n＞(例如，離散狀態(tài)104)，其中n指示零維結(jié)構(gòu)210A-B的能帶級(jí)，狀態(tài)|d＞＝|iX_n>包括一個(gè)間接激子(電子和空穴在不同的零維結(jié)構(gòu)210A-B中)。602A處的轉(zhuǎn)換可以與轉(zhuǎn)換412A相同。在602B處，狀態(tài)可以從cgs狀態(tài)轉(zhuǎn)換到狀態(tài)|c＞＝|X₀,Ω>(例如，連續(xù)狀態(tài)106)，狀態(tài)|c>＝|X₀,Ω>包括一個(gè)極化子(一個(gè)聲子和電子和空穴在相同的零維結(jié)構(gòu)210A-B中)。602B處的轉(zhuǎn)換可以對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)換到零維結(jié)構(gòu)210A中的一個(gè)電荷(例如，電子或空穴)同時(shí)一個(gè)聲子被形成或被結(jié)合到該電荷。602C處的轉(zhuǎn)換可以對(duì)應(yīng)于當(dāng)一個(gè)聲子已經(jīng)被釋放或未結(jié)合時(shí)一個(gè)空穴轉(zhuǎn)換到零維結(jié)構(gòu)210A中。在602C處，會(huì)發(fā)生電子或空穴的隧道效應(yīng)。此隧道效應(yīng)指示通過狀態(tài)|iX_n>聲子可以被保留在該結(jié)構(gòu)中(例如，不被耗散或不被局部化)。在|X₀>處聲子可以被釋放或未結(jié)合。602C處的轉(zhuǎn)換可以對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)換412B。在602D處，狀態(tài)可以從狀態(tài)|d>＝|iX_n>轉(zhuǎn)換到狀態(tài)|f>＝|X₀>(例如，最終狀態(tài)108)。602D處的轉(zhuǎn)換可以對(duì)應(yīng)于一個(gè)空穴從狀態(tài)408A轉(zhuǎn)換到狀態(tài)408D同時(shí)一個(gè)聲子被釋放或未結(jié)合。在602E處，狀態(tài)可以從狀態(tài)|c＞＝|X₀,Ω＞離散狀態(tài)104轉(zhuǎn)換到狀態(tài)|f＞＝|X₀＞。602E處的轉(zhuǎn)換可以對(duì)應(yīng)于被釋放或未結(jié)合的一個(gè)聲子從帶有零維結(jié)構(gòu)210A-B的狀態(tài)410到狀態(tài)408E。在602F處，狀態(tài)可以從|f＞＝|X₀＞轉(zhuǎn)換到|i＞＝|cgs＞。602F處的轉(zhuǎn)換可以對(duì)應(yīng)于從狀態(tài)408E到狀態(tài)408D的轉(zhuǎn)換。如在本文中使用的，“狀態(tài)”指的是具有或不具有半導(dǎo)體材料212的零維結(jié)構(gòu)210A-B的狀態(tài)。

在602F處，一個(gè)聲子可以被發(fā)射且零維結(jié)構(gòu)210A-B可以從狀態(tài)|f＞返回到CGS。對(duì)聲子發(fā)射的檢測(cè)可以提供驗(yàn)證聲子生成或缺少聲子的手段。狀態(tài)|f＞可以是最終狀態(tài)108，狀態(tài)|i＞可以是初始狀態(tài)102，狀態(tài)|c＞可以是連續(xù)狀態(tài)106，且狀態(tài)|d＞可以是離散狀態(tài)104(參見圖1)。離散狀態(tài)104和連續(xù)狀態(tài)106之間的耦合110(例如，相干聲子)可以由602C處的隧道效應(yīng)提供。

圖7示出了聲子晶體管700的一個(gè)實(shí)施例。聲子晶體管700可以包括柵極702、源極704和漏極706。柵極702可以包括連續(xù)狀態(tài)和離散狀態(tài)(|c＞和|d＞)之間的耦合。

柵極702可以包括觸點(diǎn)216A-B，諸如以提供可以通過其向零維結(jié)構(gòu)210A-B提供電場(chǎng)的結(jié)構(gòu)。

源極704可以包括一個(gè)解耦合的離散或連續(xù)狀態(tài)。源極704可以包括一個(gè)耦合至半導(dǎo)體材料212的引線元件224。引線元件224可以被配置成提供激發(fā)能量，諸如來(lái)自用于向半導(dǎo)體材料212提供激發(fā)能量712的裝置。引線元件224可以是光學(xué)引線元件、聲學(xué)引線元件、電引線元件、自旋電子引線元件或聲子引線元件。引線元件224可以是光纖、光子波導(dǎo)、孔316、導(dǎo)電電線或其他聲子波導(dǎo)。引線元件224可以包括一個(gè)被配置成將熱能提供至半導(dǎo)體材料212的熱傳遞機(jī)構(gòu)。引線元件224可以被耦合到用于向半導(dǎo)體212提供激發(fā)能量712的裝置。用于提供激發(fā)能量712的裝置可以包括一個(gè)激光器或一個(gè)電源。用于提供激發(fā)能量712的裝置可以提供能量以使?fàn)顟B(tài)從初始狀態(tài)(|i>)轉(zhuǎn)換到被耦合或解耦合的離散狀態(tài)或連續(xù)狀態(tài)，諸如取決于什么偏壓被施加到柵極702以及在觸點(diǎn)216A和216B之間產(chǎn)生的電場(chǎng)。

漏極706可以包括零維結(jié)構(gòu)210A-B的最終狀態(tài)(|f>)。漏極706可以包括一個(gè)被配置成將聲子傳輸通過其的引線元件226。引線元件226可以是聲子波導(dǎo)，或者是光子波導(dǎo)、孔316、導(dǎo)電電線或自旋電子引線元件中的一個(gè)或多個(gè)的組合。通過施加到觸點(diǎn)216A-B的電偏壓或通過引線元件224提供的激發(fā)能量可以至少部分地確定通過引線元件226發(fā)射的聲子。

圖8示出了漏極706處的聲子強(qiáng)度相對(duì)于施加在柵極702處的電壓的散點(diǎn)圖和線狀圖表800的一個(gè)實(shí)施例。散點(diǎn)圖800示出了一個(gè)由虛線806以上和虛線802以下的空間指示的區(qū)域，在該區(qū)域，聲子生成可以被增強(qiáng)(例如，被增多)。虛線806以上的空間可以是可以產(chǎn)生零維結(jié)構(gòu)210A-B的量子狀態(tài)之間的建設(shè)性干涉的位置。散點(diǎn)圖800示出了一個(gè)由虛線806以下和虛線804以上的空間指示的區(qū)域，在該區(qū)域，聲子的產(chǎn)生可以被抑制(例如，被減少)。虛線806以下的空間可以是可以產(chǎn)生零維結(jié)構(gòu)210A-B的量子狀態(tài)之間的破壞性干涉的位置。聲子控制機(jī)構(gòu)(例如，聲子晶體管或聲子FET)的選通機(jī)構(gòu)可以幫助增強(qiáng)或抑制聲子的生成，諸如通過改變或控制柵極電壓或施加到觸點(diǎn)216A-B的電偏壓。散點(diǎn)圖800示出了一個(gè)由虛線806以上的空間指示的區(qū)域，在該區(qū)域，源極704產(chǎn)生或生成聲子，諸如，數(shù)目提高的或更大數(shù)目的聲子。

圖9A和圖9B示出了強(qiáng)度相對(duì)于柵極電壓的散點(diǎn)圖900A和900B。如可以看到的，通過改變?cè)礃O704處的激發(fā)能量(諸如，圖9A中示出的)或激發(fā)功率密度(諸如，圖9B中示出的)或柵極702處柵極電壓，可以實(shí)現(xiàn)多種類似晶體管的開關(guān)特性。如在本文中使用的，“強(qiáng)度”可以是穿過相應(yīng)的聲子控制器件或機(jī)構(gòu)的漏極的聲子的數(shù)目。就此而言，高強(qiáng)度可以意味著大量的聲子被耗散或穿過漏極706(例如，引線元件226)。

圖10示出了用于制作聲子控制機(jī)構(gòu)的技術(shù)1000的一個(gè)實(shí)施例的流程圖。在1002處，一對(duì)量子點(diǎn)可以被安排在一個(gè)半導(dǎo)體內(nèi)。所述量子點(diǎn)可以被安排成使得所述一對(duì)量子點(diǎn)的量子狀態(tài)在存在電場(chǎng)的情況下共振。安排兩個(gè)量子點(diǎn)可以包括使第一量子點(diǎn)材料位于該半導(dǎo)體的一個(gè)襯底之上以便形成所述一對(duì)量子點(diǎn)的第一量子點(diǎn)且使第二量子點(diǎn)材料位于該第一量子點(diǎn)材料之上以便形成所述一對(duì)量子點(diǎn)的第二量子點(diǎn)。第一或第二量子點(diǎn)材料或本征材料可以包括與半導(dǎo)體材料212或添加物相同的材料。在1004處，一個(gè)聲子波導(dǎo)可以被耦合至該半導(dǎo)體。

技術(shù)1000可以包括將一個(gè)光學(xué)引線、電引線或聲子引線耦合至該半導(dǎo)體。該技術(shù)可以包括使一個(gè)本征材料層位于該襯底之上，其中第一量子點(diǎn)材料和第二量子點(diǎn)材料被該本征半導(dǎo)體材料層間隔開。該本征半導(dǎo)體材料可以使第一量子點(diǎn)材料和第二量子點(diǎn)材料間隔開不到一百納米。

圖11示出了使用聲子特性來(lái)確定襯底內(nèi)的應(yīng)變或運(yùn)動(dòng)的應(yīng)變或運(yùn)動(dòng)傳感器器件1100的一個(gè)實(shí)施例的方塊圖。由于與|iX>狀態(tài)的共振，晶格振動(dòng)(由同心環(huán)1102代表)可以被相干地約束(tie)到零維結(jié)構(gòu)210A-B(由箭頭1104代表約束)?？紤]包括一個(gè)可以將激發(fā)能量從一個(gè)光源提供至零維結(jié)構(gòu)210A-B的源極引線元件224的控制機(jī)構(gòu)200。在未應(yīng)變的(例如，未擾動(dòng)的)襯底中，分子極化子持續(xù)以未擾動(dòng)存在達(dá)一定量的時(shí)間，也被稱為“相干時(shí)間”。相干時(shí)間越長(zhǎng)，與分子極化子相互作用的襯底的體積越大或分子極化子感測(cè)的襯底的體積越大。襯底中的應(yīng)變改變由材料支持的聲子的頻譜，因此改變分子極化子且導(dǎo)致退相干或縮短的相干時(shí)間。通過增大光源的光學(xué)功率可以增加聲子的相干時(shí)間。

通過分析聲子誘發(fā)的透明度信號(hào)(例如，聲子的深度或譜寬，諸如圖8中示出的)可以看到此效應(yīng)。然后從該透明度信號(hào)導(dǎo)出襯底中的運(yùn)動(dòng)或應(yīng)變。襯底中的應(yīng)變可以是襯底中的缺陷、襯底的變形(例如，彎曲)的結(jié)果。該變形可以是加速度地心引力或在襯底的常規(guī)運(yùn)動(dòng)中導(dǎo)致的。因此，在本文中討論的聲子控制機(jī)構(gòu)可以用在加速計(jì)、重力梯度儀、功率傳感器、應(yīng)變儀或其他應(yīng)變或運(yùn)動(dòng)裝置中。

附加說(shuō)明和實(shí)施例

通過一個(gè)或多個(gè)示例實(shí)施方案可以理解本公開內(nèi)容的一個(gè)或多個(gè)方面。

實(shí)施例1可以包括或使用主題(諸如，一種包括被配置成執(zhí)行動(dòng)作的處理器的設(shè)備、一種方法、一種用于執(zhí)行動(dòng)作的裝置，或一種包括指令的設(shè)備可讀存儲(chǔ)器，當(dāng)通過設(shè)備執(zhí)行所述指令時(shí)，所述指令可以使得該設(shè)備執(zhí)行動(dòng)作)，諸如可以包括或使用：多個(gè)電觸點(diǎn)；兩個(gè)量子點(diǎn)，所述兩個(gè)量子點(diǎn)被嵌入半導(dǎo)體中，使得當(dāng)電偏壓被施加到所述電觸點(diǎn)時(shí)，該電偏壓產(chǎn)生的電場(chǎng)大體上平行于經(jīng)過所述兩個(gè)量子點(diǎn)的軸線；以及一個(gè)聲子波導(dǎo)，該聲子波導(dǎo)被耦合至該半導(dǎo)體，該聲子波導(dǎo)被配置成通過其輸送聲子。

實(shí)施例2可以包括或使用，或可以可選地與實(shí)施例1的主題結(jié)合，以包括或使用一個(gè)被配置成向該半導(dǎo)體提供激發(fā)能量的引線，其中該引線是光學(xué)引線、電引線或聲子引線。

實(shí)施例3可以包括或使用，或可以可選地與實(shí)施例1-2中的至少一個(gè)的主題結(jié)合，以包括或使用其中該電場(chǎng)的一個(gè)電場(chǎng)線與經(jīng)過所述兩個(gè)量子點(diǎn)的軸線同軸。

實(shí)施例4可以包括或使用，或可以可選地與實(shí)施例1-3中的至少一個(gè)的主題結(jié)合，以包括或使用其中該聲子在該電場(chǎng)存在的情況下是相干的且非耗散的。

實(shí)施例5可以包括或使用，或可以可選地與實(shí)施例1-4中的至少一個(gè)的主題結(jié)合，其中取決于該電場(chǎng)的存在與否，該聲子是相干的且非耗散的。

實(shí)施例6可以包括或使用，或可以可選地與實(shí)施例1-5中的至少一個(gè)的主題結(jié)合，其中根據(jù)施加的電場(chǎng)該聲子被局部化在所述兩個(gè)量子點(diǎn)中的一個(gè)量子點(diǎn)中。

實(shí)施例7可以包括或使用，或可以可選地與實(shí)施例1-6中的至少一個(gè)的主題結(jié)合，以包括或使用其中所述兩個(gè)量子點(diǎn)被間隔開以便在該電場(chǎng)存在的情況下形成一個(gè)極化子或一個(gè)間接激子。

實(shí)施例8可以包括或使用，或可以可選地與實(shí)施例1-7中的至少一個(gè)的主題結(jié)合，以包括或使用其中所述兩個(gè)量子點(diǎn)包括第一量子點(diǎn)和第二量子點(diǎn)，其中該第一量子點(diǎn)和該半導(dǎo)體提供一個(gè)連續(xù)狀態(tài)，其中該第二量子點(diǎn)提供一個(gè)離散狀態(tài)，其中當(dāng)該電偏壓被施加到所述電觸點(diǎn)時(shí)，該連續(xù)狀態(tài)和該離散狀態(tài)被耦合，且其中該電偏壓為該耦合提供一個(gè)選通機(jī)構(gòu)，使得當(dāng)該電偏壓包括第一電勢(shì)時(shí)，該電場(chǎng)抑制聲子的生成或傳輸，且當(dāng)該電偏壓包括不同于該第一電勢(shì)的第二電勢(shì)時(shí)，該電場(chǎng)促進(jìn)聲子的生成或傳輸。

實(shí)施例9可以包括或使用，或可以可選地與實(shí)施例1-8中的至少一個(gè)的主題結(jié)合，以包括或使用其中由該電場(chǎng)來(lái)確定通過該聲子波導(dǎo)發(fā)射的聲子。

實(shí)施例10可以包括或使用，或可以可選地與實(shí)施例2-9中的至少一個(gè)的主題結(jié)合，其中可以通過調(diào)節(jié)激發(fā)能量、譜寬、功率密度、該激發(fā)能量的相干性或該激發(fā)能量的持續(xù)時(shí)間來(lái)調(diào)節(jié)輸送的或生成的聲子的數(shù)目。

實(shí)施例11可以包括或使用主題(諸如，一種包括被配置成執(zhí)行動(dòng)作的處理器的設(shè)備、一種方法、一種用于執(zhí)行動(dòng)作的裝置，或一種包括指令的設(shè)備可讀存儲(chǔ)器，當(dāng)通過設(shè)備執(zhí)行所述指令時(shí)，所述指令可以使得該設(shè)備執(zhí)行動(dòng)作)，諸如可以包括或使用將一對(duì)量子點(diǎn)安排在一個(gè)半導(dǎo)體內(nèi)，使得在存在電場(chǎng)的情況下所述一對(duì)量子點(diǎn)的量子狀態(tài)共振；以及將一個(gè)聲子波導(dǎo)耦合到該半導(dǎo)體。

實(shí)施例12可以包括或使用，或可以可選地與實(shí)施例11的主題結(jié)合，以包括或使用將一個(gè)光學(xué)引線、電引線或聲子引線耦合至該半導(dǎo)體。

實(shí)施例13可以包括或使用，或可以可選地與實(shí)施例11-12中的至少一個(gè)的主題結(jié)合，以包括或使用其中安排所述兩個(gè)量子點(diǎn)包括使用位點(diǎn)受控生長(zhǎng)技術(shù)使第一量子點(diǎn)材料與第二量子點(diǎn)材料水平地相鄰。

實(shí)施例14可以包括或使用，或可以可選地與實(shí)施例11-12中的至少一個(gè)的主題結(jié)合，以包括或使用其中安排所述兩個(gè)量子點(diǎn)包括使第一量子點(diǎn)材料位于該半導(dǎo)體的一個(gè)襯底之上以便形成所述一對(duì)量子點(diǎn)中的第一量子點(diǎn)，并且使第二量子點(diǎn)材料位于該第一量子點(diǎn)材料之上以便形成所述一對(duì)量子點(diǎn)中的第二量子點(diǎn)。

實(shí)施例15可以包括或使用，或可以可選地與實(shí)施例14的主題結(jié)合，以包括或使用使一個(gè)本征材料層位于該半導(dǎo)體襯底之上，其中該第一量子點(diǎn)材料和第二量子點(diǎn)材料被該本征半導(dǎo)體材料層間隔開。

實(shí)施例16可以包括或使用，或可以可選地與實(shí)施例11-15中的至少一個(gè)的主題結(jié)合，以包括或使用其中該第一量子點(diǎn)材料包括砷化銦。

實(shí)施例17可以包括或使用，或可以可選地與實(shí)施例15-16中的至少一個(gè)的主題結(jié)合，以包括或使用其中該本征半導(dǎo)體材料包括砷化鎵或其他本征半導(dǎo)體。

實(shí)施例18可以包括或使用，或可以可選地與實(shí)施例15-17中的至少一個(gè)的主題結(jié)合，以包括或使用其中該本征半導(dǎo)體材料將該第一量子點(diǎn)材料和該第二量子點(diǎn)材料間隔開不到一百納米。

實(shí)施例19可以包括或使用主題(諸如，一種包括被配置成執(zhí)行動(dòng)作的處理器的設(shè)備、一種方法、一種用于執(zhí)行動(dòng)作的裝置，或一種包括指令的設(shè)備可讀存儲(chǔ)器，當(dāng)通過設(shè)備執(zhí)行所述指令時(shí)，所述指令可以導(dǎo)致該設(shè)備執(zhí)行動(dòng)作)，諸如可以包括或使用一個(gè)用于提供激發(fā)能量的裝置，一個(gè)聲子晶體管，該聲子晶體管被耦合至該用于提供激發(fā)能量的裝置。該聲子晶體管可以包括(1)一個(gè)導(dǎo)電介質(zhì)，(2)第一導(dǎo)電元件和第二導(dǎo)電元件，該第一導(dǎo)電元件和該第二導(dǎo)電元件被電耦合至該導(dǎo)電介質(zhì)，該第一導(dǎo)電元件和該第二導(dǎo)電元件被配置成當(dāng)電勢(shì)被施加至該第一導(dǎo)電元件和該第二導(dǎo)電元件時(shí)將該電勢(shì)提供至該導(dǎo)電介質(zhì)，(3)第一量子點(diǎn)和第二量子點(diǎn)，該第一量子點(diǎn)和該第二量子點(diǎn)被嵌入該導(dǎo)電介質(zhì)中，使得在由該電勢(shì)提供的電場(chǎng)存在的情況下，該第一量子點(diǎn)的一個(gè)狀態(tài)與該第二量子點(diǎn)和該導(dǎo)電介質(zhì)的結(jié)合的一個(gè)狀態(tài)耦合，(4)一個(gè)引線元件，該引線元件被耦合至該用于提供激發(fā)能量的裝置，該引線元件被配置成向該導(dǎo)電介質(zhì)提供該激發(fā)能量，或(5)第一聲子波導(dǎo)，該第一聲子波導(dǎo)被耦合至該導(dǎo)電介質(zhì)，該聲子波導(dǎo)被配置成輸送在該導(dǎo)電介質(zhì)內(nèi)生成的聲子。

實(shí)施例20可以包括或使用，或可以可選地與實(shí)施例19的主題結(jié)合，以提供或使用其中該用于提供激發(fā)能量的裝置包括一個(gè)激光器且其中該引線元件包括一個(gè)光纖。

實(shí)施例21可以包括或使用，或可以可選地與實(shí)施例19-20中的至少一個(gè)的主題結(jié)合，以提供或使用其中該用于提供激發(fā)能量的裝置包括一個(gè)電源且該引線元件包括一個(gè)電線。

實(shí)施例22可以包括或使用，或可以可選地與實(shí)施例19-21中的至少一個(gè)的主題結(jié)合，以提供或使用其中該引線元件包括第二聲子波導(dǎo)。

實(shí)施例23可以包括或使用，或可以可選地與實(shí)施例19-22中的至少一個(gè)的主題結(jié)合，以提供或使用其中該電場(chǎng)大體上平行于經(jīng)過該第一量子點(diǎn)和該第二量子點(diǎn)的軸線。

實(shí)施例24可以包括或使用，或可以可選地與實(shí)施例19-23中的至少一個(gè)的主題結(jié)合，其中該導(dǎo)電介質(zhì)包括一個(gè)半導(dǎo)體二極管。

實(shí)施例25可以包括或使用，或可以可選地與實(shí)施例19-24中的至少一個(gè)的主題結(jié)合，其中該第一量子點(diǎn)和該第二量子點(diǎn)被封裝在被配置成屏蔽該第一量子點(diǎn)和該第二量子點(diǎn)免于與該導(dǎo)電介質(zhì)直接接觸的電絕緣材料中。

盡管已經(jīng)參考具體實(shí)施方案描述了該主題的概述，但是在不脫離本公開內(nèi)容的較寬泛的精神和范圍的前提下，可以對(duì)這些實(shí)施方案做多種改型和改變。

在本文中例示的實(shí)施方案被詳細(xì)地描述以使得本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵺`公開的教導(dǎo)。其他實(shí)施方案可以被使用和被從其中導(dǎo)出，使得在不脫離本公開內(nèi)容的范圍的情況下，可以做出結(jié)構(gòu)和邏輯的替換和改變。因此，具體實(shí)施方式不應(yīng)理解成具有限制的意義，且多個(gè)實(shí)施方案的范圍僅由所附權(quán)利要求連同這樣的權(quán)利要求賦予權(quán)利的等同物的全部范圍限定。

此外，可以為在本文中被描述為單個(gè)實(shí)例的資源、操作或結(jié)構(gòu)提供復(fù)數(shù)個(gè)實(shí)例。此外，多種資源、具有參考數(shù)字的項(xiàng)、或操作之間的邊界在一定程度上是任意的，并且在具體示例性配置的環(huán)境中例示了特定操作?？梢栽O(shè)想其他功能的分配并且可以落本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施方案的范圍內(nèi)。通常，在示例配置中呈現(xiàn)為單獨(dú)資源的結(jié)構(gòu)和功能可以被實(shí)施為組合的結(jié)構(gòu)或資源。類似地，呈現(xiàn)為單個(gè)資源的結(jié)構(gòu)和功能可以被實(shí)施為單獨(dú)資源。

在此文件中，術(shù)語(yǔ)“一”或“一個(gè)”被使用，像在專利文件中常見的，以包括一個(gè)或者不止一個(gè)，獨(dú)立于“至少一個(gè)”或“一個(gè)或多個(gè)”的任何其他實(shí)例或用法。在此文件中，術(shù)語(yǔ)“或”被用來(lái)指無(wú)排他性的或，使得“A或B”包括“A但不包括B”、包括“B但不包括A”和包括“A和B”，除非另有指示。在此文件中，術(shù)語(yǔ)“包括(including)”和“在其中(in which)”被用作代表相應(yīng)的術(shù)語(yǔ)“包含(comprising)”和“其中(wherein)”的通俗英語(yǔ)的等同物。另外，在下面的權(quán)利要求中，術(shù)語(yǔ)“包括”和“包含”是開放式的，換言之，除了在一個(gè)權(quán)利要求中的這樣的術(shù)語(yǔ)之后列出的那些元件之外還包括其他元件的系統(tǒng)、設(shè)備、物品、成分、制劑或方法都落入該權(quán)利要求的范圍內(nèi)。此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”和“第三”等僅被用作標(biāo)記，并且意在對(duì)它們的對(duì)象施加任何數(shù)值要求。

如在本文中使用的，在前一段中討論的非排他性意義上，當(dāng)涉及參考數(shù)字時(shí)“-”(破折號(hào))意味著在破折號(hào)指示的范圍內(nèi)的所有元素的“或”。例如，103A-B意味著在范圍{103A，103B}內(nèi)的元素的非排他性的“或”，使得103A-103B包括“103A但不包括103B”、包括“103B但不包括103A”和包括“103A和103B”。

這些和其他變化、修改、添加以及改進(jìn)落入如由所附權(quán)利要求代表的發(fā)明主題的范圍內(nèi)。因此，本說(shuō)明書和附圖將被認(rèn)為具有例示性而非限制性意義。