用于量子极限行波参量放大器的高动力学电感 NbTiN 薄膜
应用物理
2023-10-19 v2 量子物理
摘要
微波频段下的宽带宽、低噪声放大链对于基于超导探测器的量子系统（如微波动力学电感探测器（MKID）、过渡边传感器（TES）、磁微热量计（MMC）、射频腔以及量子比特）的高效读出至关重要。以三波混频方式工作的动力学电感行波参量放大器（KI-TWPA）已展现出卓越的动态范围与接近量子极限的低噪声性能。这些放大器可使用单层高动力学电感薄膜制成弱色散人工传输线，并能够通过色散工程控制相位匹配带宽。在本研究中，我们展示了使用 Nb80%T20 靶材对 NbTiN 薄膜射频溅射沉积工艺的优化，旨在精确控制薄膜特性，在保持高转变温度的同时获得高动力学电感。我们探索了与不同溅射条件（如压力、功率与氮气流量）相关的参数空间，并将薄膜厚度用作微调参数以调整最终用于制造 KI-TWPA 的 NbTiN 薄膜性能。作为最终结果，我们获得了动力学电感为 8.5 pH/sq 的 NbTiN 薄膜，并据此制造了 KI-TWPA 原型器件，展现出有前景的放大性能。
引用
@article{arxiv.2310.11410,
title = {High kinetic inductance NbTiN films for quantum limited travelling wave parametric amplifiers},
author = {Federica Mantegazzini and Felix Ahrens and Matteo Borghesi and Paolo Falferi and Luca Fasolo and Marco Faverzani and Elena Ferri and Danilo Labranca and Benno Margesin and Renato Mezzena and Roberto Moretti and Angelo Nucciotti and Luca Origo and Andrea Vinante and Mario Zannoni and Andrea Giachero},
journal= {arXiv preprint arXiv:2310.11410},
year = {2023}
}