通过全表面有机单分子层钝化提升钽超导谐振器性能

钽是一种极具前景的超导量子电路平台,但其相干时间仍受到界面双能级系统(TLS)介电损耗的限制,这种损耗会因原生氧化层的再生而加剧。本研究采用分子表面钝化技术,在新蚀刻的钽和硅表面通过自组装有机单分子层制备共面波导谐振器。通过接触角测量、X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和透射电子显微镜(TEM)等表面表征手段,证实了有序纳米级薄膜的形成可有效抑制氧化。在5-9 GHz频段、100 mK温度下的微波测量显示,单光子态下的内部品质因数高达1.8×10^6,相比具有原生氧化层的未处理器件提升了约140%。功率和温度依赖性测试表明,该提升源于TLS诱导损耗的降低。这些结果表明,分子钝化技术能有效构建低损耗界面,为制备高相干超导量子器件提供了可扩展的工艺路径。
作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-04-23 23:11

量科快讯