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，昆士兰大学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