在超导量子芯片中，材料的缺陷会引起量子比特的退相干。超导共面波导谐振腔是超导量子芯片的关键元件之一，当前一般通过它在低温下的品质因子来比较不同工艺带来的缺陷，但这种间接的表征无法知道器件在工艺步骤中发生的微观变化。

近日，昆士兰澳门威尼克斯人网站的研究人员用太赫兹扫描近场光学显微技术（Scanning Near-field Optical Microscopy, SNOM）对湿法刻蚀的共面波导铝谐振腔进行了显微表征。SNOM具有纳米级别的空间分辨率，可以测量谐振腔沟道附近太赫兹频段的复介电常数εr，用Drude模型拟合还可以得到载流子浓度。他们发现刻蚀后载流子浓度显著高于作为基准的、经BOE处理的硅衬底，而经过22s的BOE刻蚀后载流子浓度下降，再经过XeF2刻蚀后载流子浓度进一步下降到接近基准的水平。这些结果表明高阻硅衬底在谐振腔的制备过程中被掺杂了，来源很可能是铝腐蚀液中的磷酸，且掺杂集中在表面附近的区域。相比于BOE，XeF2对铝膜的伤害更小，适合用于去胶之后的芯片后处理。

该工作表明近场太赫兹表征方法可用于定量、非侵入地研究量子器件可能的损耗来源，为改进工艺、提高器件性能提供了新的工具。

来源：https://arxiv.org/abs/2106.12907