Estrutura e mecanismos de formação de óxidos de tântalo e nióbio em circuitos quânticos supercondutores

Título	Estrutura e mecanismos de formação de óxidos de tântalo e nióbio em circuitos quânticos supercondutores
Autores	Jin-Su Oh, Rahim Zaman, Akshay A. Murthy, Mustafa Bal, Francesco Crisa, Shaojiang Zhu, Carlos G. Torres-Castanedo, Cameron J. Kopas, Joshua Y. Mutus, Dapeng Jing, John Zasadzinski, Anna Grassellino, Alex Romanenko, Mark C. Hersam, Michael J. Bedzyk, Matt Kramer, Bi-Cheng Zhou, Lin Zhou
Revista	ACS Nano
data	07/22/2024
Doi	10.1021/acsnano.4c05251
Introdução	Aumentar a vida útil dos qubits é essencial para a computação quântica confiável. Estudos recentes indicam que o uso de tântalo em vez de nióbio como metal de base melhora significativamente a vida útil do qubit, possivelmente devido ao seu óxido de superfície nativo com menos perdas. No entanto, a formação e as características desses óxidos de superfície não são bem compreendidas. Nossa pesquisa usando técnicas avançadas de microscopia e espectroscopia revela que os óxidos de tântalo têm menos subóxidos em comparação com os óxidos de nióbio. Observamos uma transição acentuada nos estados de oxidação de Ta2O5 para Ta, ao contrário da transição gradual observada nos óxidos de nióbio. Isso está de acordo com as previsões termodinâmicas. Além disso, o Ta2O5 amorfo apresenta uma ligação mais cristalina do que o Nb2O5, o que pode impedir a difusão do hidrogênio em direção à interface óxido/metal. Propomos um mecanismo de perda relacionado a transições de estado dentro de octaedros distorcidos em estruturas amorfas, o que pode levar a perdas de sistema de dois níveis. Essas descobertas aprofundam nossa compreensão dos óxidos amorfos nativos de tântalo e nióbio, oferecendo percepções valiosas para o avanço dos qubits supercondutores por meio da engenharia de óxidos de superfície.
Citação	Jin-Su Oh, Rahim Zaman e Akshay A. Murthy et al. Structure and Formation Mechanisms in Tantalum and Niobium Oxides in Superconducting Quantum Circuits (Estrutura e mecanismos de formação em óxidos de tântalo e nióbio em circuitos quânticos supercondutores). ACS Nano. 2024. Vol. 18(30):19732-19741. DOI: 10.1021/acsnano.4c05251
Elemento	Nióbio (Nb) , Tântalo (Ta)
Materiais	Óxidos
Indústria	Eletrônicos