Formation and Microwave Losses of Hydrides in Superconducting Niobium Thin Films Resulting from Fluoride Chemical Processing
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Abstract Superconducting niobium (Nb) thin films have recently attracted significant attention due to their utility for quantum information technologies. In the processing of Nb thin films, fluoride‐based chemical etchants are commonly used to remove surface oxides that are known to affect superconducting quantum devices adversely. However, these same etchants can also introduce hydrogen to form Nb hydrides, potentially negatively impacting microwave loss performance. Here, comprehensive materials characterization of Nb hydrides formed in Nb thin films as a function of fluoride chemical treatments is presented. In particular, secondary‐ion mass spectrometry, X‐ray scattering, and transmission electron microscopy reveal the spatial distribution and phase transformation of Nb hydrides. The rate of hydride formation is determined by the fluoride solution acidity and the etch rate of Nb 2 O 5, which acts as a diffusion barrier for hydrogen into Nb. The resulting Nb hydrides are detrimental to Nb superconducting properties and lead to increased power‐independent microwave loss in coplanar waveguide resonators. However, Nb hydrides do not correlate with two‐level system loss or device aging mechanisms. Overall, this work provides insight into the formation of Nb hydrides and their role in microwave loss, thus guiding ongoing efforts to maximize coherence time in superconducting quantum devices.
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Le contrôle bibliographique ouvert
DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.
- Titre Crossref
- Formation and Microwave Losses of Hydrides in Superconducting Niobium Thin Films Resulting from Fluoride Chemical Processing
- Date Crossref
- 10/04/2024
- Éditeur
- Wiley
- Type
- journal-article
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Où se fait cette recherche
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Northwestern University Department of Materials Science and Engineering pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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National Institute of Standards and Technology pays non établi dans la noticeOrganisme public
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Colorado School of Mines Department of Physics pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Rigetti Computing (United States) pays non établi dans la noticeEntreprise
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University of Oregon pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Louisiana State University Hearne Institute of Theoretical Physics pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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University of Colorado Boulder pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Rigetti Computing Berkeley CA 94710 USA pays non établi dans la noticeInstitution
Department of Materials Science and Engineering — Northwestern University, National Institute of Standards and Technology et Department of Physics — Colorado School of Mines, avec 5 autres affiliations.
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