論文の概要: Origins of microwave losses in superconducting circuits made with silicon-on-insulator substrates
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.29154v1
- Date: Fri, 31 Jul 2026 08:35:48 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-08-03 16:35:22.225274
- Title: Origins of microwave losses in superconducting circuits made with silicon-on-insulator substrates
- Title（参考訳）: シリコンオン絶縁体基板を用いた超伝導回路におけるマイクロ波損失の起源
- Abstract要約: 標準比抵抗シリコンオン絶縁体基板は低温下で高比抵抗シリコンオン絶縁体基板よりも優れた性能を示すことを示す。
これらの基板は超伝導ナノエレクトロメカニクスシステムの開発に興味深い視点を与えている。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
- Abstract: Silicon-on-insulator technology is widely used to fabricate silicon based devices, from advanced transistors to photonic circuits or nanomechanical systems. Integrating low loss superconducting quantum circuits with silicon-on-insulator substrates enables to couple the advantages offered by the mature silicon technology to the exquisite sensitivity of superconducting circuits. The natural approach, inherited from research in superconducting microwave devices, is to use a substrate made with highly resistive silicon, known for its low level of microwave losses. In this work, using superconducting microwave resonators, we show that counterintuitively, standard resistivity silicon-on-insulator substrates perform better than high resistivity silicon-on-insulator substrates at cryogenic temperatures. In the latter case, the presence of a parasitic sheet conduction at the interface between bulk silicon and silicon oxide acts as the dominant loss mechanism. This parasitic sheet can be suppressed using substrates with intentionally induced traps. In such substrates, losses are ultimately limited by the dielectric losses of the silicon oxide layer. These substrates offer interesting perspectives for the development of superconducting nanoelectromechanical systems. First, the release, i.e. the removal of the silicon oxide, could be limited to the moving parts, thereby maintaining the mechanical integrity of the rest of the device. Additionally, such structure would enhance heat evacuation into the bulk of the substrate which is an issue in current devices such as microwave-to-optics converters.
- Abstract（参考訳）: シリコンオン絶縁体技術は、先進トランジスタからフォトニック回路やナノメカニカルシステムに至るまで、シリコンベースのデバイスを製造するために広く用いられている。
低損失超伝導量子回路とシリコンオン絶縁体基板を統合することで、成熟したシリコン技術が提供する利点と超伝導回路の精巧な感度を両立させることができる。
超伝導マイクロ波デバイスの研究から受け継がれた自然なアプローチは、高い抵抗性シリコンで作られた基板を使用することである。
本研究では, 超伝導マイクロ波共振器を用いて, 標準比抵抗シリコンオン絶縁体基板が低温下で高比抵抗シリコンオン絶縁体基板よりも優れた性能を示すことを示す。
後者の場合、バルクシリコンと酸化ケイ素との界面における寄生シート伝導の存在が支配的な損失機構として機能する。
故意に誘導されたトラップを有する基板を用いて寄生シートを抑制できる。
このような基板では、シリコン酸化物層の誘電損失によって損失は最終的に制限される。
これらの基板は超伝導ナノエレクトロメカニクスシステムの開発に興味深い視点を与えている。
第一に、酸化ケイ素の除去は可動部に限定され、装置の他の部分の機械的整合性を維持することができる。
さらに、このような構造は、マイクロ波-光変換器のような現在の装置で問題となっている基板のバルクへの熱避難を高める。
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