基于c面蓝宝石的溴化钨薄膜界面敏感的微波损耗
量子物理
2025-06-12 v2 材料科学
摘要
量子相干性在超导电路中正随着对各种损耗机制理解的深入而不断提高。最近，溴化钨 (Ta) 作为一种解决 niobium (Nb) 或 aluminum (Al) 表面所见微观损耗源的有前景材料。然而，薄膜和界面微结构对低温微波损耗的影响仍不太明确。本文系统研究了在不同生长温度下沉积于c面蓝宝石上的 Ta 与 Nb 薄膜的结构与电气特性。随着生长温度的提高，我们的结果显示，α相溴化钨的单晶生长启动与更低的 Ta 表面粗糙度、更高的临界温度以及更高的残余电阻率比相关，但意外地也与显著增加的微波频率损耗相关。值得注意的是，这一高水平的损耗在以相同方式制备且结构非常相似的 Nb 薄膜中并未观察到。通过实验控制 Ta 薄膜生长的表面，我们确定损耗来源仅存在于具有单晶 Ta/蓝宝石界面的样品中，并通过在 Ta 薄膜与基板之间生长一层薄的单晶 Nb 介层或在 Ta 生长前通过内置氩 plasma 处理并有效损伤蓝宝石表面来减轻该界面损耗。除了阐明这种界面微波损耗外，本工作提供了足够的工艺细节，以 aid 可复制地制备低损耗的 Ta 薄膜。
引用
@article{arxiv.2412.16730,
title = {Interface-sensitive microwave loss in superconducting tantalum films sputtered on c-plane sapphire},
author = {Anthony P. McFadden and Jinsu Oh and Lin Zhou and Trevyn F. Q. Larson and Stephen Gill and Akash V. Dixit and Raymond Simmonds and Florent Lecocq},
journal= {arXiv preprint arXiv:2412.16730},
year = {2025}
}