基于梯形刻蚀方法的 Ge/SiGe 异质结构低损耗可调频 Josephson 结联阵列腔体

Ge/SiGe 异质结构代表着承载各种量子器件（如空穴自旋量子比特和安德烈亚自旋量子比特）的有前景平台，但由于材料堆栈中的缺陷，与高品质因子微波超导腔体的兼容性仍是一个挑战。本文提出一种提高异质结构腔体模式相干性的方法，包括将约1.6微米厚的 Ge/SiGe 堆栈刻蚀至其起始高电阻 Si 衬底上，以直接在其上图案化超导腔体。我们对 mesa 步坡进行梯形设计，以便于超导腔体攀登至可能托管于 Ge 量子阱中的量子器件。使用此方法，我们观察到高阻抗可调频 Josephson 结联阵列共振器的内部品质因子 $Q_\mathrm{i} \approx 10000-20000$，受制于结柱制造工艺；$50~\mathrm{\Omega}$ 平面波导 Nb 脱落腔体的 $Q_\mathrm{i} \approx 100000$。尽管攀爬区域与 mesa 结构重叠，这些 $Q_\mathrm{i}$ 仍得以保持，与在高电阻 Si 垫片参考件上制造的相同共振器的 $Q_\mathrm{i}$ 相当。该工作为超导-半导体混合器件的实际路径，立即适用于基于平面 Ge 的新兴技术。