用于可扩展高性能量子器件的氪溅射钽薄膜
基于钽(Ta)薄膜的超导量子比特已展现出最高性能的微波谐振器和量子比特特性,这使得钽成为超导量子计算应用中极具吸引力的材料。然而迄今为止,直接沉积技术主要依赖超过400℃的高基底温度才能获得体心立方相(BCC,即α-Ta),这导致其与标准半导体产线的可扩展制造存在兼容性问题。本研究表明,将溅射气体从氩气(Ar)替换为氪气(Kr),可在低至200℃的硅(Si)基底上成功合成BCC钽薄膜,提供了符合后端制程标准的宽工艺窗口。进一步发现这些薄膜具有显著提升的电子导电率,符合纯净极限超导特性。通过共面波导谐振器测量验证微波性能时发现,250℃和350℃沉积的薄膜呈现出当前技术最前沿的紧密性能分布。透射电子显微镜截面分析表明,更高温度生长的薄膜因Ta/Si互混程度加剧而表现出更高损耗。最终,利用这些薄膜制备的跨mon量子比特在20微米紧凑电容间隙下,实现了高达1400万的中值品质因数。
量科快讯
1 天前

