Анотація до роботи:

Губін О.І. Мікрохвильовий відгук надпровідників при ковзних кутах падіння хвилі. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата физіко-математичних наук за спеціальністю 01.04.03 – радіофізика – Інститут радіофізики та електроніки ім. О.Я. Усикова НАН України, м. Харків, 2007.

Роботу присвячено обгрунтуванню можливості дослідження комплексної провідності надпровідників за допомогою вимірювання коефіцієнта відбиття паралельно поляризованої хвилі при ковзних кутах падіння. З цією метою досліджено електродинамічні властивості хвилеводних секцій 6 мм діапазону довжин хвиль, що реалізують падіння під ковзними кутами. Вивчено характерні особливості даних секцій, зокрема особливість, що виявляється у вигляді максимума на температурній залежності поглинання в секції з похилою короткозамикальною площиною об'ємного зразка YBCO за наявності мікроканалу. З метою підтвердження достовірності проведено дослідження декількох зразків методом вимірювання коефіцієнта відбиття при ковзних кутах падіння та методом із застосуванням квазіоптичного діелектричного резонатора з хвилями шепочучої галереї, які показують хорошу відповідність даних в межах похибок обох методів. Досліджено об'ємні властивості текстурованого зразка YBCO і показано кореляцію властивостей у нормальному стані як в площині, що містить вісь с, так і в площині ab з властивостями у надпровідному стані в площині c, що свідчить про можливість тестування зразка по результатам вимірювання при кімнатній температурі. Досліджено провідність плівки YBCO методом вимірювання коефіцієнта відбиття при ковзних кутах падіння паралельно поляризованої хвилі у нормальному стані у широкому температурному діапазоні. Знайдено наявність парапровідності в діапазоні температур 92-115К. Отримані дані про парапровідність відповідають відомій моделі 2D флуктуаційної провідності в інтервалі температур від 115 К до критичної температури переходу, при якій зв'язок між надпровідними шарами плівки зростає і провідність переходить у тривимірну.

У даній дисертаційній роботі розв’язано задачу використання відбивних властивостей ВТНП при падінні паралельно поляризованої хвилі під ковзними кутами для дослідження їх мікрохвильових характеристик у міліметровому діапазоні довжин хвиль. В ході виконання роботи було отримано такі основні результати:

1. Теоретично показано збільшення приблизно на порядок чутливості коефіцієнта відбиття від структури ВТНП плівка – діелектрична підкладка до зміни провідності при ковзних кутах падіння (80) p-поляризованої хвилі у мікрохвильовому діапазоні порівняно з чутливістю при нормальному падінні. Вперше в мікрохвильовому діапазоні цей ефект зареєстровано експериментально в хвилеводі з плоским похилим зразком ВТНП та дано фізичне пояснення йому на основі особливостей відбиття при кутах, близьких до кута Брюстера,.

2. Створено експериментальну установку на основі нової вимірювальної секції із зразком, який досліджується, і фазового мосту з комп'ютерним управлінням та удосконаленими у роботі вимірювальними атенюатором та фазообертачем, що дозволяє вимірювати коефіцієнт відбиття при ковзних кутах падіння у широкому температурному інтервалі в 6-мм діапазоні довжин хвиль.

3. Знайдено кореляцію властивостей об'ємного текстурованого зразка YBCO в S- та N-станах і, таким чином, показана можливість тестування об'ємних надпровідних зразків за допомогою вимірювань при кімнатній температурі.

4. Показано і обґрунтовано можливість дослідження імпедансних властивостей надпровідників за допомогою вимірювання коефіцієнта відбиття при ковзних кутах падіння в прямокутних хвилеводах з плоским зразком при великих кутах падіння ( 80). Метод також може бути використано для дослідження інших матеріалів, провідність яких змінюється під впливом зовнішніх факторів, наприклад, матеріалів із колосальним магнетоопором.

5. Методом відбиття при ковзних кутах падіння визначено провідність плівки YBCO в широкому температурному інтервалі, показано прояв парапровідності плівки в області температур 92-115 К і знайдено відповідність отриманих результатів відомій моделі 2D флуктуаційній провідності на основі рівнянь Гінзбурга-Ландау, залежних від часу.

Публікації автора:

1. Feenstra B.J. Low energy electrodynamics of high-T_C superconductors: Proefschrift (University of Groningen, the Netherlands), 1997.-162p .

2. Vendik O.G., Vendik I.B., and Kaparkov D.I. Empirical Model of the Microwave Properties of High-Temperature Superconductors // IEEE Trans. on Microwave Theory Tech. -1998. -Vol.46. -P.469-478.

3. Litzkendorf D., Habisreuther T., Wu H., Shasser T., Zeisberger M., Gawalek W., Helbig M., Gornent P. // Mat. Sci.Eng. -1998. -Vol.B53. -P.75-78.

4. Booth J. C., Wu D. H., Anlage S. M. A Broadband Method for the Measurement of the Surface Impedance of Thin Films at Microwave Frequencies // Rev. Sci. Instrum. -1994. -Vol.65. -P.2082.

5. Cherpak N.T., Barannik A.A., Prokopenko Yu.V., Filippov Yu.F., Vitusevich S. A. Microwave properties of HTS films: measurements in millimeter wave range // Физика низких температур. -2006. -Т.39. -С.795-801.

6. Silva E. Frequency-dependent fluctuational conductivity above T_C in anisotropic superconductors: effects of a short wavelength cutoff // Eur. Phys. J. B. -2004. -Vol.37. -P.277-289.

1. Cherpak N.T., Lavrinovich A.A., Gubin A.I. Microwave reflectivity of the HTS oblique plate in a waveguide // Telecommunications and Radioengineering. -1999. -Vol.53, №11. -P.39-41.

2. Губин А.И., Лавринович А.А., Черпак Н.Т. Микроволновая отражательная способность структуры “ВТСП пленка – диэлектрическая подложка” при произвольных углах падения // Радиофизика и электроника. - Харьков: Ин-т радиофизики и электроники НАН Украины им. А.Я. Усикова.- 2001. -Т.6, №1. -С. 110-116.

3. Губин А.И., Лавринович А.А., Черпак Н.Т. Микроволновое отражение ВТСП образцов в волноводных E – структурах // Письма в ЖТФ. -2001. -Т.27, №8. -С.64-67.

4. Belevtsev B.I., Cherpak N.T., Chukanova I.N., Gubin A.I., Krasovitsky V.B., Lavrinovich A.A. Direct-current transport properties of and microwave absorption in a bulk ceramic sample and a film of La_0.5Sr_0.5CoO₃ : magnetic inhomogeneity effects // J. Phys.: Condens. Matter. -2002. -Vol.14. -P. 2591-2603.

5. Cherpak N.T., Gawalek W., Golubnichaya G.V., Gubin A.I., Kirichenko A.Ya., Lavrinovich A.A., Litzkendorf D., Maximchuk I.G. High-frequency absorption in melt-textured high-Tc YBaCuO superconductors // Physica C. -2002. -Vol.372-376. -P.1123-1126.

6. Belevtsev B.I., Cherpak N.T., Chukanova I.N., Gubin A.I., Krasovitsky V.B., Lavrinovich A.A. Magnetic inhomogeneity e ects in DC transport properties and microwave absorptionof La_0.5Sr_0.5CoO_3-delta // Physica E. -2003. -Vol.18. -P.304-305.

7. Ilin K.S., Vitusevich S.A., Jin B.B., Gubin A.I., Klein N., Siegel M. Peculiarities of the thickness dependence of the superconducting properties of thin Nb films // Physica С. -2004. -Vol.408-410, -P.700-702.

8. Cherpak N.T., Gubin A.I., Lavrinovich A.A., Gawalek W., Litzkendorf D. Microwave bulk properties of melt-textured high-T_C YBa₂Cu₃O₇ superconductors // Supercond. Sci. Technol. -2004. -Vol.17. -P.645–648.

9. Gubin A.I., Il’in K.S., Vitusevich S.A., Siegel M., Klein N. Dependence of magnetic penetration depth on the thickness of superconducting Nb thin films // Phys. Rev. B -2005. -Vol.72. -P. 064503-1 - 064503-8.

10. Cherpak N.T., Lavrinovich A.А., Gubin A.I. Grazing Incidence Microwave Reflectivity of the HTS Film – Dielectric Substrate Structures: Modeling and Experiment // “Supraleitung und Tieftemperaturtechnik” Tagungsband zum 7, Statusseminar 14 und 15. -Garmisch-Partenkirchen (Germany). -2000. -P. 297.

11. Cherpak N.T., Lavrinovich A.А., Kirichenko А.Ya., Golubnichaya G.V., Maximchuk I.G., Gawalek W., Litzkendorf D. Melt-textured high-T_C YBaCuO superconductors in millimeter-wave and radiofrequency fields // Труды XIV семинара по высокотемпературной сверхпроводимости. -Москва (Россия). -2001. -С. 4-5.

12. Cherpak N.T., Lavrinovich A.А., Kirichenko А.Ya., Golubnichaya G.V., Maximchuk I.G., Gawalek W., Litzkendorf D. Millimeter-Wave and Radiofrequency Absorption in Melt-Textured High-T_C YbaCuO Superconductors // Proc. of International Kharkov Symposium on Physics and Engineering of Millimeter and Submillimeter Waves (MSMW-2001). -Kharkov (Ukraine). -2001. -P. 351-353.

13. Krasovitsky V.B., Belevtsev B.I., Cherpak N.T., Chukanova I.N., Gubin A.I., Lavrinovich A.A. Magnetic inhomogeneity effects in DC transport properties and microwave absorption of bulk ceramic sample and film of La(0.5)Sr(0.5)CoO(3) // Abstract book of 19th general conference of the condenced matter division of European Physical Society. -Brighton (Great Britain). -2002. -P. 12.

14. Ilin K.S., Vitusevich S.A., Jin B.B., Gubin A.I., Klein N., Siegel M. Peculiarities of the thickness dependence of the superconducting properties of thin Nb films // Proc.7th international conference on materials and mechanisms of superconductivity and high temperature superconductors (M2S-RIO). -Rio de Janeiro (Brazil). -2003. -P.166.

15. Губин А.И., Лавринович А.А., Черпак Н.Т. Микроволновый метод исследования ВТСП и родственных материалов при скользящих углах падения // Труды 16-й Междунар. Крымской конф. ”СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии”. -Севастополь (Украина). -2006. -С.782-783.