Microwave radiophysics of unusual superconductors

Abstract

Предмет и цель работы. Представлен обзор основных результатов, полученных авторами в процессе микроволновых (МВ) исследований необычных сверхпроводников и разработок МВ-устройств на основе купратных высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП) в течение последних 10-15 лет. Методы и методология работы. Экспериментальные исследования проводились методами импедансных измерений сверхпроводниковых образцов. С этой целью авторами разработаны две техники измерений в мм-диапазоне волн: на базе квазиоптических сапфировых резонаторов и с использованием особенности отражения p-поляризованной волны от поверхности сверхпроводника при скользящих углах падения. Результаты работы. Исследованы эпитаксиальные пленки купратного сверхпроводника YBa 2 Cu 3 O 7-δ и Fe-содержащих сверхпроводников в виде монокристаллов пниктида Ba(Fe 0,926 Co 0,074) 2 As 2 и эпитаксиальных пленок халькогенида FeSe x Te 1-x (x = 0,5 и 0,7). Результаты МВ-отклика электродинамических структур с исследуемыми образцами служили основой для нахождения комплексной проводимости, в том числе флуктуационной. В целом полученные результаты подтверждают сценарий d-волновой симметрии щелевой функции для купратных сверхпродников и s ±-волновой симметрии для Fe-сверхпроводников. Однако ряд обнаруженных особенностей и эффектов, а именно необычная частотная зависимость остаточного поверхностного сопротивления в YBa 2 Cu 3 O 7-δ в виде ω 3./2 , рост квазичастичной проводимости с понижением температуры, начиная с критической, а также лавинообразный переход из сверхпроводящего в сильнодиссипативное состояние в нелинейной копланарной линии передачи, требуют дальнейшего изучения. Разработаны и созданы новые МВ-устройства на основе купратных ВТСП-пленок в мм-диапазоне волн: 1) квазиоптический сапфировый резонатор с радиальной щелью и ВТСП торцевыми стенками для исследования Fe-сверхпроводников в виде малых (1-2 мм в плоскости a-b) образцов; 2) планарный квазиоптический резонатор; 3) полосно-пропускающий фильтр с Е-плоскостной вставкой в крестообразном волноводе. Также показана возможность бесконтактного тестирования при комнатной температуре однородности свойств массивных сверхпроводников. Заключение. Получена температурная зависимость комплексной проводимости сверхпроводников YBa 2 Cu 3 O 7-δ , Ba(Fe 0,926 Co 0,074) 2 As 2 и FeSe x Te 1-x (x = 0,5 и 0,7) и связанных с ней физических величин, что позволяет судить о подтверждении соответствующих сценариях волновой симметрии щелевой функции в исследованных сверхпроводниках. Однако ряд обнаруженных особенностей и эффектов требуют дальнейшего изучения. Экспериментально подтверждена ранее высказанная оценка возможности создания пассивных МВ-устройств на основе ВТСП с рабочими частотами вплоть до 40 ГГц. Ил. 21. Табл. 1. Библиогр.: 64 назв. Ключевые слова: необычные сверхпроводники, микроволновый поверхностный импеданс, комплексная проводимость, квазиоптический сапфировый резонатор, нелинейная копланарная линия передачи, пассивные микроволновые устройства.