Please use this identifier to cite or link to this item: http://dx.doi.org/10.18419/opus-5064
Authors: Steinberg, Katrin
Title: Breitbandige Mikrowellenspektroskopie an UNi2Al3
Other Titles: Broadband microwave spectroscopy on UNi2Al3
Issue Date: 2012
Publication type: Dissertation
URI: http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:93-opus-72538
http://elib.uni-stuttgart.de/handle/11682/5081
http://dx.doi.org/10.18419/opus-5064
Abstract: Breitbandige Mikrowellenspektroskopie ist eine effektive Methode, die komplexe Leitfähigkeit von dünnen Metallfilmen in einem großen Frequenzbereich zu bestimmen. Grundlage dieser Methode ist die Messung des komplexen Reflexionskoeffizienten S11 im Bereich von 45 MHz bis 50 GHz und von 1K bis 300K. Das Mikrowellensignal wird durch die Probe, die das Ende eines Koaxialkabels abschließt, reflektiert, vom Netzwerkanalysator detektiert und mit dem Eingangssignal verglichen. Eine umfangreiche Kalibrierung ist notwendig um die Eigenschaften des Koaxialkabels den gesamten Frequenz- und Temperaturbereich zu bestimmen. Ziel dieser Arbeit ist es gewesen, die optischen Eigenschaften des Schwere Fermion Systems UNi2Al3 zu untersuchen. Dieses Material besitzt eine anisotrope Gleichstromleitfähigkeit und wird supraleitend bei TC = 1K. Um die Anisotropie auch im Mikrowellenbereich untersuchen zu können, wurde die Proben als Streifen in Corbino-Geometrie gemessen. Die Streifengeometrie verursacht eine zusätzliche Frequenzabhängigkeit der Probenimpedanz. Diese wird mit einem RCL-Modell beschrieben und ist unabhängig von der Leitfähigkeit der Probe. Es wurde eine neue Auswertemethode entwickelt, die diesen Geometrieeffekt berücksichtigt. Ein weiterer Effekt der Streifengeometrie ist ein erhöhtes Auflösungsvermögen des Spektrometers. Somit konnte erstmals die anisotrope Leitfähigkeit von UNi2Al3 im Mikrowellenbereich gemessen werden. Die komplexe Leitfähigkeit lässt sich durch das Drude-Modell beschreiben. Die ermittelte Streurate liegt im GHz-Bereich vergleichbar zu UPd2Al3. Auch hier ist eine Anisotropie zu beobachten. Ein neu aufgebautes Spektrometer im einen ³He-Kryostaten ermöglicht breitbandige Messungen an UNi2Al3 im supraleitenden Zustand. Erste Messungen zeigen im Realteil der Leitfähigkeit keinen Kohärenzpeak, was für eine unkonventionelle Supraleitung spricht.
Broadband microwave spectroscopy is a powerful method to measure the complex conductivity of thin metals films. This method is based on the principle of measuring the complex reflection coefficient S11 in the frequency range from 45 MHz to 50 GHz and the temperature range from 1 K to 300 K. The microwave signal is reflected by the sample, which terminates a coaxial cable. An extensive calibration is needed to determine the frequency and temperature dependent properties of the coaxial cable. The aim of this work was the investigation of the optical properties of the Heavy Fermion system UNi2Al3. This material shows an anisotropic DC resistivity and a superconducting transition at TC = 1K. To be able to resolve the different crystallographic directions, the sample were measured in strip-shaped Corbino geometry. The trip shape leads to an additional frequency dependence of sample impedance. This can be described by a RCL model and does not depend on the conductivity of the sample. A new analysis method was developed, which takes this geometry effect into account. For the first time the conductivity of UNi2Al3 was measured in the microwave range showing the same anisotropy as the DC measurements. The data were described by a Drude model with a scattering rate in the GHz range like in UPd2Al3. A new build spectrometer in a ³He-System made it possible to investigate the superconducting state of UNi2Al3 in the microwave range. First measurements show no coherence peak in the real part of the conductivity leading to the conclusion that the superconducting state is unconventional.
Appears in Collections:08 Fakultät Mathematik und Physik

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