thesis

Spezifische Wärme von supraleitenden metallischen Gläsern bei tiefen Temperaturen

Abstract

In der vorliegenden Arbeit wurden mit der Bestimmung der spezifischen Wärme supraleitender massiver metallischer Gläser (BMGs) im Temperaturbereich zwischen 25mK und 300K erstmalig deren thermodynamische Eigenschaften bei diesen Temperaturen detailliert untersucht. Die Messungen wurden mit Hilfe eines Aufbaus durchgeführt, welcher die etablierte Relaxationsmethode implementiert. Des Weiteren wurde ein neuartiger mikrostrukturierter Aufbau zur Untersuchung kleinster Proben mit Massen von nur wenigen Milligramm bis hinab zu Temperaturen von 5mK entwickelt. Die Temperatur dieser Plattform wird mit Hilfe eines metallischen paramagnetischen AgEr-Sensors bestimmt, welcher durch eine mikrostrukturierte, gradiometrische Mäanderspule aus Niob mit Hilfe eines dc-SQUIDs induktiv ausgelesen wird. Auf diese Weise konnte eine hervorragende Temperaturauflösung von unter 30nK/sqrt{Hz} und eine äußerst geringe Addenda von unter 200pJ/K bei 50mK erreicht werden. Durch die Verknüpfung gemessener spezifischer Wärmen mit Daten der Wärmeleitfähigkeit konnten die unterschiedlichen Freiheitsgrade der untersuchten BMGs sowie deren Wechselwirkungsmechanismen konsistent modelliert werden: Für T > 2K zeigt sich eine ausgeprägte Anomalie in der phononischen spezifischen Wärme, welche durch lokalisierte harmonische Vibrationen hervorgerufen wird. Unterhalb des Phasenübergangs in den supraleitenden Zustand, in dem Wechselwirkungen atomarer Tunnelsysteme mit Quasiteilchen berücksichtigt werden müssen, stehen die Beobachtungen im Einklang mit der BCS-Theorie. Bei tiefsten Temperaturen lassen sich die Ergebnisse im Rahmen des Standardtunnelmodells interpretieren

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