迈向使用硅鳍的合并元件 transmon：FinMET
量子物理
2022-08-24 v4 介观与纳米尺度物理
材料科学
应用物理
摘要
本文提出了一种基于硅鳍的合并元件 transmon (MET) 器件，并展示了构建此类“FinMET”的初步步骤。鳍技术的这一新应用利用了 Si(111) 相对于 Si(110) 的各向异性刻蚀，以定义原子级平坦、高深宽比的 Si 隧穿势垒，并在平行的侧壁表面上形成外延超导体触点。该工艺规避了在晶格匹配超导体上生长低损耗绝缘势垒所面临的挑战。通过使用低损耗的本征区熔 Si 作为势垒材料，而非常用且具有潜在损耗的 AlOx，FinMET 有望克服标准 transmon 的问题，具体通过：(1) 降低介电损耗；(2) 最小化双能级系统光谱特征的形成；(3) 对势垒厚度和量子比特频率展宽表现出更强的控制力，尤其是在结合商业化鳍制造和原子层数字刻蚀时；(4) 有望将占用面积减小几个数量级；(5) 允许可扩展的制造。在此，作为制造此类器件的第一步，我们展示了在 Si(110) 衬底上采用阴影沉积 Al 电极制造 Si 鳍电容器的工艺。随后，这些鳍电容器被制成集总元件谐振器电路，并使用低温微波测量进行探测。进一步将硅结减薄至隧穿区，将能够基于现有硅技术实现 FinMET 器件的可扩展制造，同时避免在隧穿势垒中使用有损耗的非晶介电材料。
关键词
引用
@article{arxiv.2108.11519,
title = {Towards merged-element transmons using silicon fins: the FinMET},
author = {Aranya Goswami and Anthony P. McFadden and Tongyu Zhao and Hadass S. Inbar and Jason T. Dong and Ruichen Zhao and Corey Rae McRae and Raymond W. Simmonds and Christopher J. Palmstrøm and David P. Pappas},
journal= {arXiv preprint arXiv:2108.11519},
year = {2022}
}