Анизотропия микроволновой проводимости монокристаллов высокотемпературных сверхпроводников

• Автор: Нефедов, Юрий Александрович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Черноголовка
• Количество страниц: 82 с. : ил

Оглавление
Введение

1 Поверхностный импеданс и проводимость сверхпроводников

1.1 Связь импеданса и проводимости

1.2 Поверхностный импеданс купратных плоскостей ВТСП

1.3 Теория Бардина-Купера-Шриффера

1.4 Теория сильной связи

1.5 Смешанная симметрия сверхпроводящего параметра порядка

1.6 Двухжидкостная модель Гортера-Казимира

1.7 Обобщенная двухжидкостная модель

2 Методика измерений

2.1 Экспериментальная установка
2.2 Измерительная схема
2.3 Измеряемые величины
2.4 Геометрический фактор квадратного образца
2.5 Геометрический фактор вытянутой пластины
2.6 Измерения анизотропии микроволнового отклика

2.7 Точность измерений
2.7.1 Влияние давления гелия
2.7.2 Воспроизводимость
2.7.3 Распределения полей
2.7.4 Форма резонансной линии
2.7.5 Тепловое расширение

3 Результаты измерений аб-отклика
3.1 УВа2Сиз07_х
3.2 В12Зг2СаСи208+
3.3 Т12Ва2Си06+х
4 Результаты измерений с-отклика
4.1 Определение импеданса %С(Т) из измеряемых в эксперименте величин
4.2 Анализ экспериментальных результатов
4.3 Точность измерений с-отклика
Заключение
Литература

Введение
С момента открытия высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП) [1] прошло уже более пятнадцати лет, а научный интерес к изучению этих систем не ослабевает. Это объясняется, во-первых, разнообразием нетривиальных физических явлений, обнаруживающихся при исследовании ВТСП-соединений, и, во-вторых, чисто прикладным аспектом -уже сейчас ВТСП применяются в различных областях техники.
Настоящая диссертация посвящена исследованию линейного микроволнового отклика ВТСП, а именно, исследованиям действительной (поверхностного сопротивления) и мнимой (поверхностного реактанса) частей поверхностного импеданса Z(T) — R(T) + iX(T) и комплексной проводимости а(Т) = ст'(Т) — ia"(T) на частотах и/2-к ~ 10 ГГц при малых (< 0.1 Э) амплитудах Ни переменного магнитного поля. Основными задачами диссертации являются:
• изучение температурных зависимостей поверхностного импеданса Zab{T) — Rab{T) + iXab(T) и комплексной проводимости ааь(Т) = a'ab(T) — ia”b(T) купратных плоскостей монокристаллов ВТСП, различающихся как элементным составом, так и содержанием кислорода в них (уровнем допирования);
• исследования температурных зависимостей поверхностного импеданса ZC(T) — RC(T) +iXc(T) и комплексной проводимости ас(Т) = а'с(Т) — га"(Т) вдоль оси с этих кристаллов;
• определение в абсолютных единицах электродинамических величин, характеризующих сверхпроводящее и нормальное состояния исследуемых образцов ВТСП;
• выбор и разработка моделей, которые были бы применимы для описания общих и специфических закономерностей высокочастотного отклика различных ВТСП.

Разность обратных добротностей резонатора равна
, , о
R , .
(2.5)
Q Q0 uW ujßa f H2dV Г ’ v

Г = —, 7 = [ H2Tds, (2.G)

Пусть при одной и той же температуре комплексная частота резонатора с образцом равна и, а без образца — ш0. Разность ш — й0 определяет частоту lü, связанную с внесением образца в резонатор. Из формул (2.2), (2.5) находим величину ш:
iuR . .
Ы_Ш+_2ГГ' (2 )
Изменение температуры образца, приводящее к изменению его импеданса AZ(T) — AR(T) +iAX(T), можно рассматривать как малое возмущение, результатом которого является сдвиг Дш(Т) комплексной частоты ш = di(Z):
Аи>(Т) = ~А Z = ^(А R + ІАХ). (2.8)
С другой стороны, согласно (2.7),

ДВД = — (AR - 2ІГАи}(Т)/ш), (2.9)
откуда, сравнивая с (2.8), находим изменение поверхностного реактанса образца
АХ(Т) = -2 TAlü{T)/lü, (2.10)
где Аы(Т) = Аи{Т) — Alüq(T).
Итак, температурные зависимости действительной и мнимой частей поверхностного импеданса определяются из измеренных зависимостей с помощью соотношений:

R(T) = Г [Q~T) - Q0l(T)] , Х(Т) = - — [Af(T) - AMT)] + Х0, (2.11)
где Г - геометрический фактор образца (2.6), Х0 - аддитивная константа.
При Т > Тс на микроволновых частотах проводимость ВТСП вещественна, следовательно, в Т-ориентации константа Xq, необходимая для определения величины Х(Т) в (2.11), может быть найдена, согласно (1-5), из условия равенства мнимой и действительной частей импеданса в нормальном состоянии.