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 and kinetic inductance values on the order of 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.
References
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.
B.
Abeles
, Phys. Rev. B
15
, 2828
(1977
).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
).© 2020 Author(s).
2020
Author(s)
You do not currently have access to this content.