Estructura y mecanismos de formación de óxidos de tántalo y niobio en circuitos cuánticos superconductores

Título	Estructura y mecanismos de formación de óxidos de tántalo y niobio en circuitos cuánticos superconductores
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
Fecha	07/22/2024
DOI	10.1021/acsnano.4c05251
Introducción	Aumentar la vida útil de los qubits es esencial para una computación cuántica fiable. Estudios recientes indican que el uso de tántalo en lugar de niobio como metal base mejora notablemente la vida útil de los qubits, posiblemente debido a su óxido superficial nativo con menos pérdidas. Sin embargo, no se conocen bien la formación y las características de estos óxidos superficiales. Nuestra investigación, que utiliza técnicas avanzadas de microscopía y espectroscopía, revela que los óxidos de tántalo tienen menos subóxidos que los de niobio. Observamos una transición brusca en los estados de oxidación de Ta2O5 a Ta, a diferencia de la transición gradual observada en los óxidos de niobio. Esto concuerda con las predicciones termodinámicas. Además, el Ta2O5 amorfo muestra un enlace más cristalino que el Nb2O5, lo que puede impedir la difusión de hidrógeno hacia la interfaz óxido/metal. Proponemos un mecanismo de pérdida relacionado con las transiciones de estado dentro de octaedros distorsionados en estructuras amorfas, lo que podría dar lugar a pérdidas en el sistema de dos niveles. Estos hallazgos profundizan nuestra comprensión de los óxidos amorfos nativos de tántalo y niobio, ofreciendo valiosas perspectivas para el avance de los qubits superconductores a través de la ingeniería de óxidos superficiales.
Cita	Jin-Su Oh, Rahim Zaman y Akshay A. Murthy et al. Structure and Formation Mechanisms in Tantalum and Niobium Oxides in Superconducting Quantum Circuits. ACS Nano. 2024. Vol. 18(30):19732-19741. DOI: 10.1021/acsnano.4c05251
Elemento	Tántalo (Ta) , Niobio (Nb)
Materiales	Óxidos
Industria	Electrónica

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