Температурная зависимость микроволнового поверхностного импеданса монокристаллов YBa2 Cu3 O6.95

• Автор: Жуков, Алексей Алексеевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Черноголовка
• Количество страниц: 102 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение
. Методика измерения поверхностного импеданса в абсолютных величинах
1) Электродинамическая основа метода
2) Измерительная схема
3) Факторы, влияющие на точность измерений
4) Проверка экспериментальной методики:
измерение образца ниобия А
ГЭкспериментальные результаты
1) Поверхностный импеданс УВа2Сиз06.95 в
нормальном состоянии
2) Поверхностный импеданс УВа2Си3Об.95 в сверхпроводящем состоянии
a) Область температур, близких к Тс
b) Промежуточные температуры, Т~Тс/2
c) Низкие температуры, Т<ТС/3
3) Комплексная проводимость УВа2СизОб.95 в сверхпроводящем состоянии
a) Область температур, близких к Тс
b) Промежуточные температуры, Т~Тс/2
c) Низкие температуры, Т<ТС/3 54 /.Феноменологическое описание экспериментальных
данных
1) Двухжидкостная модель Гортера-Казимира
2) Модифицированная двухжидкостная модель
а) Температурная зависимость времени
релаксации и поверхностное сопротивление
монокристаллов УВаСиО
Ь) Температурная зависимость концентрации
сверхпроводящих носителей
. Двухзонная модель высокочастотного отклика сверхпроводников
1) Поверхностный импеданс и проводимость в
теории Бардина-Купера-Шриффера
2) Модель с сильным электрон-фононным взаимодействием (модель Элиашберга)
3) Температурная зависимость глубины проникновения магнитного поля в двухзонной
модели
I.Заключение
II.Приложения
итература
I. Введение.
С момента открытия высокотемпературной сверхпроводимости Беднордцем и Мюллером [1] прошло уже более 10 лет. В мире была проделана большая экспериментальная работа по изучению высокотемпературных сверхпроводников различными методами: измерения сопротивления па постоянном токе, магнитной восприимчивости, времени релаксации ядерного спина (NMR), поглощения электромагнитных волн в далекой инфракрасной области (FIR), фотоэмиссии с угловым разрешением (ARPES), микроволновые измерения, и т.д., однако вопрос о природе сверхпроводимости в данных соединениях остается открытым.
Существенной частью микроволновых исследований является определение температурной зависимости поверхностного импеданса ZS(T) = RS(T) + iXs(T). Действительная часть поверхностного импеданса Re(Zs(T)) = RS(T) - поверхностное сопротивление - пропорционально джоулевым потерям на поверхности сверхпроводника. В эксперименте при понижении температуры вплоть до Т = 0 величина поверхностного сопротивления остается конечной R(T —> 0) = RTes ф 0. Результаты измерений этого остаточного сопротивления Rres в классических сверхпроводниках привели к зависимости Rres ос /2, где / - частота падающей волны. Было также установлено, что величина остаточного сопротивления Rres определяется степенью совершенства образца (наличием в нем примесей и неоднородностей) и качеством его поверхности (трещины и шероховатости), т.е., чем меньше остаточное сопротивление, тем выше качество исследуемого объекта [2,4-7]. Мнимая часть поверхностного импеданса Im(Zs(T)) = XS(T) - поверхностный реактанс - определяет недиссипативную энергию, запасенную в поверхностном слое сверхпроводника. При Т < Тс поверхностный реактанс пропорционален глубине проникновения магнитного поля в сверхпроводник А(Х') ~ Xs(T)/cjfi0, где и> = 2тт/, До = 47г 1СГ7 Гн/м.
Измерив ZS(T), можно найти температурную зависимость комплексной проводимости а(Т) = <7i(Т) — гоДГ). Связь между as и ZS(T) определяется соотноше-

шгатуды и частоты генератора СВЧ, а также дискретностью ЦАП, проводилась математическая обработка измеренного сигнала. Каждая точка при постоянной частоте и температуре считывалась пять раз, затем два крайних значения отбрасывались, а оставшиеся усреднялись с одинаковым весом. В результате, после одного разворачивания частоты синтезатора получается массив значений при Т ~ const
скольку диод Д работает в квадратичном режиме, то прошедший сигнал имеет форму резонансной кривой:
А{/) = i + Qttf/fo-fo/ir (43)
Для получения значений амплитуды Ао, частоты /0 и добротности Qq минимизируется функционал
"-К1-ад)2
Следует отметить, что, если пренебречь членами порядка (/ — /,)//г ~ 1/<2о < Ю-3, то все искомые величины будут входить в (44) линейно, таким образом, минимизирование функционала сводится к решению системы трех линейных уравнений и может быть выполнено во время эксперимента без существенного увеличения его продолжительности.
Измерение поверхностного импеданса образца.
Сначала измеряются геометрические размеры образца с помощью оптического микроскопа с целью определения его геометрического фактора. Затем образец устанавливается на торец сапфирового стержня. Для фиксирования образца и лучшей теплопередачи используется вакуумная смазка апезон. После установки образца резо-наторный блок собирается, откачивается и охлаждается. Время прихода в тепловое равновесие в состоянии с залитым жидким гелием составляет около одних суток.
Перед началом измерений связи устанавливают так, чтобы получить максимальную добротность резонатора с кристаллом УВСО внутри. Далее температура образца