論文の概要: Measurement of the Low-temperature Loss Tangent of High-resistivity Silicon with a High Q-factor Superconducting Resonator

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2108.08894v5
• Date: Thu, 16 Jun 2022 19:32:33 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-18 00:58:45.091337
• Title: Measurement of the Low-temperature Loss Tangent of High-resistivity Silicon with a High Q-factor Superconducting Resonator
• Title（参考訳）: 高温超伝導共振器を用いた高抵抗シリコンの低温損失タンジェントの測定
• Authors: Mattia Checchin, Daniil Frolov, Andrei Lunin, Anna Grassellino, Alexander Romanenko
• Abstract要約: 温度70mKから1Kの範囲で高比抵抗(100)シリコンウェハの直接損失タンジェント測定を行った。 この測定は, 高温超伝導ニオブ共振器を利用した技術を用いて行った。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 58.720142291102135
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: In this letter, we present the direct loss tangent measurement of a high-resistivity intrinsic (100) silicon wafer in the temperature range from ~ 70 mK to 1 K, approaching the quantum regime. The measurement was performed using a technique that takes advantage of a high quality factor superconducting niobium resonator and allows to directly measure the loss tangent of insulating materials with high level of accuracy and precision. We report silicon loss tangent values at the lowest temperature and for electric field amplitudes comparable to those found in planar transmon devices one order of magnitude larger than what was previously estimated. In addition, we discover a non-monotonic trend of the loss tangent as a function of temperature that we describe by means of a phenomenological model based on variable range hopping conduction between localized states around the Fermi energy. We also observe that the dissipation increases as a function of the electric field and that this behavior can be qualitatively described by the variable range hopping conduction mechanism as well. This study lays the foundations for a novel approach to investigate the loss mechanisms and accurately estimate the loss tangent in insulating materials in the quantum regime, leading to a better understanding of coherence in quantum devices.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,70mKから1Kまでの温度範囲で高比抵抗内在性(100)シリコンウェハの直接損失タンジェント測定を行い,量子状態に近づいた。 この測定は、高品質の超伝導ニオブ共振器を活用し、絶縁材料の損失接点を高い精度と精度で直接測定できる技術を用いて行われた。 最低温度および電界振幅におけるシリコン損失の接値と平面トランスモン装置で観測された値と同程度の大きさの電磁界振幅について,従来推定されていた値より1桁大きいことを報告する。 さらに,フェルミエネルギー付近の局在状態間の変動領域ホッピング伝導に基づく現象モデルを用いて記述した温度関数として,損失タンジェントの非単調な傾向を見出した。 また、電界の関数として散逸が増加し、この挙動を可変域ホッピング伝導機構によって定性的に記述することができることも観察した。 本研究は、損失機構を解明し、量子状態における絶縁材料における損失接点を正確に推定するための新しいアプローチの基礎を定め、量子デバイスにおけるコヒーレンスをよりよく理解する。

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