論文の概要: Cryogenic growth of aluminum: structural morphology, optical properties, superconductivity and microwave dielectric loss

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.05473v1
• Date: Tue, 07 Oct 2025 00:23:37 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-08 17:57:08.036767
• Title: Cryogenic growth of aluminum: structural morphology, optical properties, superconductivity and microwave dielectric loss
• Title（参考訳）: アルミニウムの低温成長 -構造形態, 光学特性, 超伝導, マイクロ波誘電損失-
• Authors: Wilson J. Yánez-Parreño, Teun A. J. van Schijndel, Anthony P. McFadden, Kaixuan Ji, Susheng Tan, Yu Wu, Sergey Frolov, Stefan Zollner, Raymond W. Simmonds, Christopher J. Palmstrøm,
• Abstract要約: 低温成長は構造障害を増大させ、アルミニウムの光学的、電気的、超伝導特性を変化させる結晶粒を生成する。 これらの膜上に超伝導マイクロ波共振器を作製し, 成長温度とは独立して, 2レベル系の損失が支配的であることを確認した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.666308328293653
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We explore the molecular beam epitaxy synthesis of superconducting aluminum thin films grown on c-plane sapphire substrates at cryogenic temperatures of 6 K and compare their behavior with films synthesized at room temperature. We demonstrate that cryogenic growth increases structural disorder, producing crystalline grains that modify the optical, electrical, and superconducting properties of aluminum. We observe that cryogenic deposition changes the color of aluminum from fully reflective to yellow and correlate the pseudo-dielectric function and reflectance with structural changes in the film. We find that smaller grain sizes enhance the superconductivity of aluminum, increasing its critical temperature and critical field. We then estimate the superconducting gap and coherence length of Cooper pairs in aluminum in the presence of disorder. Finally, we fabricate superconducting microwave resonators on these films and find that, independently of the growth temperature, the system is dominated by two-level system loss with similar quality factors in the high and low power regimes. We further measure a higher kinetic inductance in the cryogenically grown films.
• Abstract（参考訳）: 本研究では, C面サファイア基板上に成長した超伝導アルミニウム薄膜の分子線エピタキシー合成を6Kの低温で調べ, 室温で合成した薄膜との比較を行った。 低温成長は構造障害を増大させ, アルミニウムの光学特性, 電気特性, 超伝導特性を変化させる結晶粒の生成を実証した。 アルミニウムの低温沈着が完全に反射するから黄色に変化するのを観察し, 擬似誘電関数と薄膜の構造変化との相関関係を調べた。 粒径が小さいとアルミニウムの超伝導が向上し,臨界温度と臨界磁場が増大することがわかった。 次に、アルミニウム中のクーパー対の超伝導ギャップとコヒーレンス長を障害の有無で推定する。 最後に, これらの薄膜上に超伝導マイクロ波共振器を作製し, 成長温度とは独立して, 高温・低電力系において, 同様の特性を有する2レベル系損失が支配されていることを確認した。 さらに,低温成長膜における高速度インダクタンスの測定を行った。

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