論文の概要: Reducing TLS loss in tantalum CPW resonators using titanium sacrificial layers

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.16369v1
• Date: Thu, 22 Jan 2026 23:45:36 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-01-26 14:27:27.488816
• Title: Reducing TLS loss in tantalum CPW resonators using titanium sacrificial layers
• Title（参考訳）: チタン犠牲層を用いたタンタルCPW共振器のTLS損失低減
• Authors: Zachary Degnan, Chun-Ching Chiu, Yi-Hsun Chen, David Sommers, Leonid Abdurakhimov, Lihuang Zhu, Arkady Fedorov, Peter Jacobson,
• Abstract要約: 高比抵抗シリコン基板上に作製したタンタルコプラナー導波路共振器において, 2レベル系損失の顕著な低減効果を示す。 予備スパッタ-タンタル上に堆積した0.2nmチタン膜は、金属-空気界面で天然のTa酸化物を化学的に修飾する固体酸素ゲッタとして機能する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We demonstrate a substantial reduction in two-level system loss in tantalum coplanar waveguide resonators fabricated on high-resistivity silicon substrates through the use of an ultrathin titanium sacrificial layer. A 0.2nm titanium film, deposited atop pre-sputtered α-tantalum, acts as a solid-state oxygen getter that chemically modifies the native Ta oxide at the metal-air interface. After device fabrication, the titanium layer is removed using buffered oxide etchant, leaving behind a chemically reduced Ta oxide surface. Subsequent high-vacuum annealing further suppresses two-level system loss. Resonators treated with this process exhibit internal quality factors Qi exceeding an average of 1.5 million in the single-photon regime across ten devices, over three times higher than otherwise identical devices lacking the titanium layer. These results highlight the critical role of interfacial oxide chemistry in superconducting loss and reinforce atomic-scale surface engineering as an effective approach to improving coherence in tantalum-based quantum circuits. The method is compatible with existing fabrication workflows applicable to tantalum films, offering a practical route to further extending T1 lifetimes in superconducting qubits.
• Abstract（参考訳）: 高比抵抗シリコン基板上に作製したタンタルコプラナー導波路共振器において,極薄チタンサプリフィアル層を用いて2レベル系損失を著しく低減することを示した。 事前にスパッタしたα-タンタル上に堆積した0.2nmチタン膜は、金属-空気界面で天然のTa酸化物を化学的に修飾する固体酸素ゲッタとして機能する。 装置製造後、緩衝酸化エッチング剤を用いてチタン層を除去し、化学的に還元されたTa酸化物表面を残した。 その後の高真空アニールは、さらに2レベルのシステム損失を抑制する。 この処理で処理された共振器は、Qiが10個のデバイスにまたがる単光子系において平均1.5万個を超える内部品質因子を示し、チタン層を欠いている他のデバイスよりも3倍高い値を示した。 これらの結果は、タンタル系量子回路のコヒーレンス向上に有効なアプローチとして、超伝導損失と原子スケール表面工学の強化における界面酸化物化学の重要性を強調した。 この方法は、タンタルフィルムに適用可能な既存の製造ワークフローと互換性があり、超伝導量子ビットにおけるT1寿命をさらに延長するための実用的な経路を提供する。

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