逆转$\alpha$-Ta薄膜中的氢相关损耗用于量子器件制造

$\alpha$-铊 ($\alpha$-Ta) 是一种用于制造超导量子比特的新兴材料，因其稳定天然氧化物的低微波损耗而受到青睐。然而，在制造过程中尤其是在去除天然氧化物时，氢的吸收会通过增加微波损耗降低性能。在本工作中，我们展示了当$\alpha$-Ta薄膜暴露于含10体积分之氢氟酸至少3分钟时，氢会进入薄膜中，导致在毫开尔文温度下高Q共振器处的功率无关性欧姆损耗增加。降低的共振器性能可能由非超导性铊氢化物 (TaH$_x$) 析出所致。我们进一步表明，在真空中(10$^{-8}$ Torr)进行500{\deg}C的烘结烧结一小时后，可完全去除氢并恢复共振器的本征质量因子约为400万(在单光子水平)。这些发现识别了$\alpha$-Ta中一种此前未报告的损耗机制，并为基于Ta(以及延伸为Nb)的量子器件实现抗氢降解提供了途径，使基于超导量子比特的制造工艺更加稳健。