铝共振器的面优化用于稳健量子器件制造

铝仍是超导量子比特的核心材料，致力于优化其沉积和图案化已付出大量努力。然而，尽管对 Nb- 和 Ta- 基于共振器的后处理已广泛探索，主要关注消除氧化物的缓冲氧化物刻蚀（BOE），但针对铝共振器的后处理策略仍不成熟。这一挑战在面向工业规模制造的多芯粘合中尤为突出，此时在实际条件下暴露的延迟需要能够在较长时间内保持低介质损耗的表面处理。本文研究了对在 24 小时延迟后进行 cryogenic 测量的铝共振器的表面修饰方法。利用不同等离子体工艺评估了使用自限制性氧和氟化学物质的包覆。远程氧等离子体处理降低了介质损耗，而直接等离子体则可能由于残余光刻胶的额外灼伤，尽管在 Si 和 Al 表面形成了更厚的氧化物层。开发了一种基于氟的等离子体工艺，将氟包覆到铝表面以进行后续 BOE 处理。然而，增加的氟掺杂与铝氧化物相关联的损耗升高，确定氟不适合作为铝共振器的包覆材料。最后评估了使用 HF 气相和磷酸进行选择性氧化物去除的表面准备方法。HF 气相选择性去除 SiO2 而保留 Al2O3，而磷酸则恰恰相反。两者顺序应用后，介质损耗可降低至 $\delta_\mathrm{LP} = 5.2 \times 10^{-7}$（$Q\mathrm{i} \approx 1.9\,\mathrm{M}$），在单光子范畴下，展示了稳健铝基共振器制造的有前景的路径。