Granular aluminum is a promising material for high kinetic inductance devices such as qubit circuits. It has the advantage over atomically disordered materials such as NbNx, to maintain a high kinetic inductance concomitantly with a high quality factor. We show that high quality nano-scale granular aluminum films having a sharp superconducting transition with normal state resistivity values on the order of 1×105μΩcm and kinetic inductance values on the order of 10nH/ can be obtained, surpassing the state-of-the-art values. We argue that this is a result of the different nature of the metal-to-insulator transition, being electronic correlations driven (Mott type) in the former and disorder driven (Anderson type) in the latter.

1.
V.
Bouchiat
,
D.
Vion
,
P.
Joyez
,
D.
Esteve
, and
M. H.
Devoret
,
Phys. Scr.
T76
,
165
(
1998
).
2.
Y.
Nakamura
,
Y. A.
Pashkin
, and
J. S.
Tsai
,
Nature
398
,
786
(
1999
).
3.
J. E.
Mooij
,
T. P.
Orlando
,
L.
Levitov
,
L.
Tian
,
C. H.
van der Wal
, and
S.
Lloyd
,
Science
285
,
1036
(
1999
).
4.
V. E.
Manucharyan
,
J.
Koch
,
L. I.
Glazman
, and
M. H.
Devoret
,
Science
326
,
113
(
2009
).
5.
J. T.
Peltonen
,
O. V.
Astafiev
,
Y. P.
Korneeva
,
B. M.
Voronov
,
A. A.
Korneev
,
I. M.
Charaev
,
A. V.
Semenov
,
G. N.
Golt'sman
,
L. B.
Ioffe
,
T. M.
Klapwijk
, and
J. S.
Tsai
,
Phys. Rev. B
88
,
220506
(
2013
).
6.
M.
Tinkham
,
Introduction to Superconductivity
, Dover Books on Physics, 2nd ed. (
Dover Publications
,
2004
).
7.
J.
Bardeen
,
L. N.
Cooper
, and
J. R.
Schrieffer
,
Phys. Rev.
108
,
1175
(
1957
).
8.
A. J.
Annunziata
,
D. F.
Santavicca
,
J. D.
Chudow
,
L.
Frunzio
,
M. J.
Rooks
,
A.
Frydman
, and
D. E.
Prober
,
IEEE Trans. Appl. Supercond.
19
,
327
(
2009
).
9.
A. J.
Annunziata
,
D. F.
Santavicca
,
L.
Frunzio
,
G.
Catelani
,
M. J.
Rooks
,
A.
Frydman
, and
D. E.
Prober
,
Nanotechnology
21
,
445202
(
2010
).
10.
D.
Niepce
,
J.
Burnett
, and
J.
Bylander
,
Phys. Rev. Appl.
11
,
044014
(
2019
).
11.
H.
le Sueur
,
A.
Svilans
,
N.
Bourlet
,
A.
Murani
,
L.
Bergé
,
L.
Dumoulin
, and
P.
Joyez
, e-print arXiv:1810.12801 (
2018
).
12.
H. G.
Leduc
,
B.
Bumble
,
P. K.
Day
,
B. H.
Eom
,
J.
Gao
,
S.
Golwala
,
B. A.
Mazin
,
S.
McHugh
,
A.
Merrill
,
D. C.
Moore
,
O.
Noroozian
,
A. D.
Turner
, and
J.
Zmuidzinas
,
Appl. Phys. Lett.
97
,
102509
(
2010
).
13.
M. R.
Vissers
,
J.
Gao
,
D. S.
Wisbey
,
D. A.
Hite
,
C. C.
Tsuei
,
A. D.
Corcoles
,
M.
Steffen
, and
D. P.
Pappas
,
Appl. Phys. Lett.
97
,
232509
(
2010
).
14.
L. J.
Swenson
,
P. K.
Day
,
B. H.
Eom
,
H. G.
Leduc
,
N.
Llombart
,
C. M.
McKenney
,
O.
Noroozian
, and
J.
Zmuidzinas
,
J. Appl. Phys.
113
,
104501
(
2013
).
15.
P. C. J. J.
Coumou
,
M. R.
Zuiddam
,
E. F. C.
Driessen
,
P. J.
de Visser
,
J. J. A.
Baselmans
, and
T. M.
Klapwijk
,
IEEE Trans. Appl. Supercond.
23
,
7500404
(
2013
).
16.
N.
Samkharadze
,
A.
Bruno
,
P.
Scarlino
,
G.
Zheng
,
D. P.
DiVincenzo
,
L.
DiCarlo
, and
L. M. K.
Vandersypen
,
Phys. Rev. Appl.
5
,
044004
(
2016
).
17.
L.
Grünhaupt
,
N.
Maleeva
,
S. T.
Skacel
,
M.
Calvo
,
F.
Levy-Bertrand
,
A. V.
Ustinov
,
H.
Rotzinger
,
A.
Monfardini
,
G.
Catelani
, and
I. M.
Pop
,
Phys. Rev. Lett.
121
,
117001
(
2018
).
18.
N.
Maleeva
,
L.
Grünhaupt
,
T.
Klein
,
F.
Levy-Bertrand
,
O.
Dupre
,
M.
Calvo
,
F.
Valenti
,
P.
Winkel
,
F.
Friedrich
,
W.
Wernsdorfer
,
A. V.
Ustinov
,
H.
Rotzinger
,
A.
Monfardini
,
M. V.
Fistul
, and
I. M.
Pop
,
Nat. Commun.
9
,
3889
(
2018
).
19.
P.
Winkel
,
K.
Borisov
,
L.
Grünhaupt
,
D.
Rieger
,
M.
Spiecker
,
F.
Valenti
,
A. V.
Ustinov
,
W.
Wernsdorfer
, and
I. M.
Pop
, e-print arXiv:1911.02333 (
2019
).
20.
A. G.
Moshe
,
E.
Farber
, and
G.
Deutscher
,
Phys. Rev. B
99
,
224503
(
2019
).
21.
F.
Levy-Bertrand
,
T.
Klein
,
T.
Grenet
,
O.
Dupré
,
A.
Benoît
,
A.
Bideaud
,
O.
Bourrion
,
M.
Calvo
,
A.
Catalano
,
A.
Gomez
,
J.
Goupy
,
L.
Grünhaupt
,
U. V.
Luepke
,
N.
Maleeva
,
F.
Valenti
,
I. M.
Pop
, and
A.
Monfardini
,
Phys. Rev. B
99
,
094506
(
2019
).
22.
G.
Deutscher
,
H.
Fenichel
,
M.
Gershenson
,
E.
Grunbaum
, and
Z.
Ovadyahu
,
J. Low Temp. Phys.
10
,
231
(
1973
).
23.
R. W.
Cohen
and
B.
Abeles
,
Phys. Rev.
168
,
444
(
1968
).
24.
R. C.
Dynes
,
J. P.
Garno
,
G. B.
Hertel
, and
T. P.
Orlando
,
Phys. Rev. Lett.
53
,
2437
(
1984
).
25.
N.
Bachar
,
S.
Lerer
,
A.
Levy
,
S.
Hacohen-Gourgy
,
B.
Almog
,
H.
Saadaoui
,
Z.
Salman
,
E.
Morenzoni
, and
G.
Deutscher
,
Phys. Rev. B
91
,
041123
(
2015
).
26.
N.
Bachar
,
S.
Lerer
,
S.
Hacohen-Gourgy
,
B.
Almog
, and
G.
Deutscher
,
Phys. Rev. B
87
,
214512
(
2013
).
27.
U. S.
Pracht
,
N.
Bachar
,
L.
Benfatto
,
G.
Deutscher
,
E.
Farber
,
M.
Dressel
, and
M.
Scheffler
,
Phys. Rev. B
93
,
100503
(
2016
).
28.
U. S.
Pracht
,
T.
Cea
,
N.
Bachar
,
G.
Deutscher
,
E.
Farber
,
M.
Dressel
,
M.
Scheffler
,
C.
Castellani
,
A. M.
García-García
, and
L.
Benfatto
,
Phys. Rev. B
96
,
094514
(
2017
).
29.
G.
Deutscher
,
M.
Gershenson
,
E.
Grunbaum
, and
Y.
Imry
,
J. Vac. Sci. Technol.
10
,
697
(
1973
).
30.
S.
Lerer
,
N.
Bachar
,
G.
Deutscher
, and
Y.
Dagan
,
Phys. Rev. B
90
,
214521
(
2014
).
31.
M.
Mondal
,
A.
Kamlapure
,
M.
Chand
,
G.
Saraswat
,
S.
Kumar
,
J.
Jesudasan
,
L.
Benfatto
,
V.
Tripathi
, and
P.
Raychaudhuri
,
Phys. Rev. Lett.
106
,
047001
(
2011
).
32.
F.
Valenti
,
F.
Henriques
,
G.
Catelani
,
N.
Maleeva
,
L.
Grünhaupt
,
U.
von Lüpke
,
S. T.
Skacel
,
P.
Winkel
,
A.
Bilmes
,
A. V.
Ustinov
,
J.
Goupy
,
M.
Calvo
,
A.
Benoît
,
F.
Levy-Bertrand
,
A.
Monfardini
, and
I. M.
Pop
,
Phys. Rev. Appl.
11
,
054087
(
2019
).
33.
M.
Chand
,
G.
Saraswat
,
A.
Kamlapure
,
M.
Mondal
,
S.
Kumar
,
J.
Jesudasan
,
V.
Bagwe
,
L.
Benfatto
,
V.
Tripathi
, and
P.
Raychaudhuri
,
Phys. Rev. B
85
,
014508
(
2012
).
34.
D.
Sherman
,
U. S.
Pracht
,
B.
Gorshunov
,
S.
Poran
,
J.
Jesudasan
,
M.
Chand
,
P.
Raychaudhuri
,
M.
Swanson
,
N.
Trivedi
,
A.
Auerbach
,
M.
Scheffler
,
A.
Frydman
, and
M.
Dressel
,
Nat. Phys.
11
,
188
(
2015
).
35.
36.
I. S.
Beloborodov
,
A. V.
Lopatin
,
V. M.
Vinokur
, and
K. B.
Efetov
,
Rev. Mod. Phys.
79
,
469
(
2007
).
37.
A.
Georges
,
G.
Kotliar
,
W.
Krauth
, and
M. J.
Rozenberg
,
Rev. Mod. Phys.
68
,
13
(
1996
).
38.
R.
Kubo
,
J. Phys. Soc. Jpn.
17
,
975
(
1962
).
39.
A.
Gerber
,
A.
Milner
,
G.
Deutscher
,
M.
Karpovsky
, and
A.
Gladkikh
,
Phys. Rev. Lett.
78
,
4277
(
1997
).
40.
N.
Bachar
,
A.
Levy
,
T.
Prokscha
,
A.
Suter
,
E.
Morenzoni
,
Z.
Salman
, and
G.
Deutscher
,
Phys. Rev. B
101
,
024424
(
2020
).
41.
W.
Zhang
,
K.
Kalashnikov
,
W.-S.
Lu
,
P.
Kamenov
,
T.
DiNapoli
, and
M.
Gershenson
,
Phys. Rev. Appl.
11
,
011003
(
2019
).
42.
A.
Shearrow
,
G.
Koolstra
,
S. J.
Whiteley
,
N.
Earnest
,
P. S.
Barry
,
F. J.
Heremans
,
D. D.
Awschalom
,
E.
Shirokoff
, and
D. I.
Schuster
,
Appl. Phys. Lett.
113
,
212601
(
2018
).
43.
B.
Cheng
,
L.
Wu
,
N. J.
Laurita
,
H.
Singh
,
M.
Chand
,
P.
Raychaudhuri
, and
N. P.
Armitage
,
Phys. Rev. B
93
,
180511
(
2016
).
44.
D. C.
Mattis
and
J.
Bardeen
,
Phys. Rev.
111
,
412
(
1958
).
45.
A.
Fontaine
and
F.
Meunier
,
Phys. Kondens. Mater.
14
,
119
(
1972
).
You do not currently have access to this content.