論文の概要: The effect of niobium thin film structure on losses in superconducting circuits
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.12164v1
- Date: Mon, 18 Mar 2024 18:26:03 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-03-20 18:31:46.191770
- Title: The effect of niobium thin film structure on losses in superconducting circuits
- Title（参考訳）: 超伝導回路の損失に及ぼすニオブ薄膜構造の影響
- Authors: Maxwell Drimmer, Sjoerd Telkamp, Felix L. Fischer, Ines C. Rodrigues, Clemens Todt, Filip Krizek, Dominik Kriegner, Christoph Müller, Werner Wegscheider, Yiwen Chu,
- Abstract要約: 結晶特性の異なるニオブ共振器のマイクロ波特性と表面トポグラフィーについて検討した。
私たちが測定する低損失共振器は、サファイア・プラットフォーム上でNbを用いて記録された中で、単光子・光子・光子・光子・光子・光子・光子・光子・光子・光子・光子・光子・光子・光子・光子・光子・光子・光子・光子・光子・光子・光子・光子・光子・光子・光子・光子・光子・光子・光子・光子・光子・光子・光子・光子・光子・光子・光子・光
その結果, 超伝導薄膜の結晶構造と共振器による損失機構の関連性が強調され, 薄膜成膜時の温度の適度な変化が結果として生じる品質要因に大きく影響することが示唆された。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.2527907635886288
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
- Abstract: The performance of superconducting microwave circuits is strongly influenced by the material properties of the superconducting film and substrate. While progress has been made in understanding the importance of surface preparation and the effect of surface oxides, the complex effect of superconductor film structure on microwave losses is not yet fully understood. In this study, we investigate the microwave properties of niobium resonators with different crystalline properties and related surface topographies. We analyze a series of magnetron sputtered films in which the Nb crystal orientation and surface topography are changed by varying the substrate temperatures between room temperature and 975 K. The lowest-loss resonators that we measure have quality factors of over one million at single-photon powers, among the best ever recorded using the Nb on sapphire platform. We observe the highest quality factors in films grown at an intermediate temperature regime of the growth series (550 K) where the films display both preferential ordering of the crystal domains and low surface roughness. Furthermore, we analyze the temperature-dependent behavior of our resonators to learn about how the quasiparticle density in the Nb film is affected by the niobium crystal structure and the presence of grain boundaries. Our results stress the connection between the crystal structure of superconducting films and the loss mechanisms suffered by the resonators and demonstrate that even a moderate change in temperature during thin film deposition can significantly affect the resulting quality factors.
- Abstract（参考訳）: 超伝導マイクロ波回路の性能は超伝導膜と基板の材料特性に強く影響される。
表面処理の重要性や表面酸化物の影響を理解するために研究が進んでいるが、マイクロ波損失に対する超伝導膜構造の影響は、まだ完全には理解されていない。
本研究では, 結晶特性の異なるニオブ共振器のマイクロ波特性とその表面トポグラフィーについて検討した。
我々は、Nb結晶配向と表面トポグラフィーが室温と975Kの間で基板温度を変化させることで変化する一連のマグネトロンスパッタ薄膜を解析した。
成長系列(550K)の中間温度条件下で成長したフィルムにおいて,結晶ドメインの優先順序と低表面粗さの両方を示すフィルムにおいて,最も高い品質因子を観察した。
さらに, 共振器の温度依存性を解析し, Nb膜中の準粒子密度がニオブ結晶構造と粒界の存在によってどのように影響を受けるかを知る。
その結果, 超伝導薄膜の結晶構造と共振器による損失機構の関連性が強調され, 薄膜成膜時の温度の適度な変化が結果として生じる品質要因に大きく影響することが示唆された。
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