論文の概要: Nitrogen Plasma Passivated Niobium Resonators for Superconducting Quantum Circuits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2201.01776v2
• Date: Fri, 18 Feb 2022 13:41:51 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-02 05:22:28.295021
• Title: Nitrogen Plasma Passivated Niobium Resonators for Superconducting Quantum Circuits
• Title（参考訳）: 超伝導量子回路用窒素プラズマ受動ニオブ共振器
• Authors: K. Zheng, D. Kowsari, N. J. Thobaben, X. Du, X. Song, S. Ran, E. A. Henriksen, D. S. Wisbey, and K. W. Murch
• Abstract要約: 本研究では, 窒素プラズマ処理により金属-空気界面に窒化ニオブ層を形成し, 酸化防止効果を示す。 X線光電子分光法により、5nm以上の窒素のドーピングが表面へ確認され、酸素の存在が抑制される。 低温マイクロ波特性は、平均充填率を調整した2レベル損失接種$rmFdelta_TLS$$(2.9pm0.5)cdot10-7$ for resonators with 3 $rmmu$m center strip and $(1.0pm0.3)cdot10-7であることを示している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Microwave loss in niobium metallic structures used for superconducting quantum circuits is limited by a native surface oxide layer formed over a timescale of minutes when exposed to an ambient environment. In this work, we show that nitrogen plasma treatment forms a niobium nitride layer at the metal-air interface which prevents such oxidation. X-ray photoelectron spectroscopy confirms the doping of nitrogen more than 5 nm into the surface and a suppressed oxygen presence. This passivation remains stable after aging for 15 days in an ambient environment. Cryogenic microwave characterization shows an average filling factor adjusted two-level-system loss tangent $\rm{F\delta_{TLS}}$ of $(2.9\pm0.5)\cdot10^{-7}$ for resonators with 3 $\rm{\mu}$m center strip and $(1.0\pm0.3)\cdot10^{-7}$ for 20 $\rm{\mu}$m center strip, exceeding the performance of unpassivated samples by a factor of four.
• Abstract（参考訳）: 超伝導量子回路に用いられるニオブ金属構造におけるマイクロ波損失は、周囲環境に曝露すると数分の時間スケールで形成されたネイティブ表面酸化層によって制限される。 本研究では, 窒素プラズマ処理により金属-空気界面に窒化ニオブ層を形成し, 酸化防止効果を示す。 X線光電子分光法は、5nm以上の窒素を表面にドーピングし、酸素の存在を抑制する。 この受動は環境下で15日間の老化後も安定している。 低温マイクロ波特性は、平均充填率を調整した2レベルの損失接地$\rm{F\delta_{TLS}}$$$(2.9\pm0.5)\cdot10^{-7}$ for resonators with 3 $\rm{\mu}$m center strip and $(1.0\pm0.3)\cdot10^{-7}$ for 20 $\rm{\mu}$m center strip。

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