O микроволновом отклике эпитаксиальной пленки YBa₂Cu₃O₇₋σ при низких температурах с применением новой техники измерений

Abstract

Исследована температурная зависимость поверхностного сопротивления RS(T) высококачественной эпитаксиальной пленки YBa₂Cu₃O₇₋σ толщиной 600 нм, нанесенной на монокристаллическую подложку MgO. Измерения проведены в интервале температур от Tc до 2 К с применением новой техники — с использованием сапфирового полусферического резонатора с волнами шепчущей галереи в 8-миллиметровом диапазоне волн (Ka-band). Развитая техника измерений позволяет при низких температурах достичь высокой чувствительности измерений RS(T) (до 10 мкОм). Получена линейная зависимость RS(T) в интервале температур 2 15К, которая согласуется с представлениями о d-волновой симметрии параметра порядка. Найденное в работе значение остаточного сопротивления Rres =RS(T→0) показывает, что пленка по микроволновым свойствам близка к монокристаллам и Rres, по-видимому, определяется внутренними свойствами сверхпроводника. Из анализа опубликованных данных следует, что Rres(ω) ~ ω³/² для монокристаллов и пленок YBa₂Cu₃O₇₋σ, при этом природа остаточного микроволнового сопротивления остается невыясненной.

Досліджено температурну залежність поверхневого опору RS (T) високоякісної епітаксіальної плівки YBa₂Cu₃O₇₋σ товщиною 600 нм, яку нанесено на монокристалічну підкладку MgO. Вимірювання проведено в інтервалі температур від Tc до 2 К із застосуванням нової техніки — з використанням сапфірового напівсферичного резонатора з хвилями типу шепочучої галереї у 8-міліметровому діапазон і хвиль (Ka-band). Техніка вимірювання, яку розвинуто, дозволяє при низьких температурах досягнути высокої чутливості вимірювання RS(T) (до 10 мкОм). Отримано лінійну залежність RS(T) в інтервал і температур 2–15 К, яка узгоджується з уявленнями про d-хвильову симетрію параметра порядку. Знайдене у роботі значення залишкового опору Rres=RS(T→0) показує, що плівка за мікрохвильовими властивостями близька до монокристалів і Rres, очевидно, визначається внутрішніми властивостями надпровідника. Із аналізу опублікованих даних випливає, що Rres(ω) ~ ω³/² для монокристалів і плівок YBa₂Cu₃O₇₋σ , при цьому природа залишкового мікрохвильового опору залишається нез’ясованою.

The temperature dependence of surface resistance RS(T) of a high-quality epitaxial YBa₂Cu₃O₇₋σ film of 600 nm sputtered onto a single crystal MgO substrate has been measured. The measurements were carried out in the temperature interval from Tc to 2 K by means of a new technique, namely, using a sapphire hemispherical resonator excited with whispering gallery modes in the Ka-band. This technique allows one to achieve high sensitivity of RS(T) measurement, up to 10 &, at low temperatures. A linear dependence was obtained in a temperature interval of 2–15 K, in agreement with the idea of d-wave symmetry of order parameter. The value of Rres=RS(T→0) found in the work shows that the film properties are similar to those of single crystals, and if seems that Rres is determined by intrinsic properties of a superconductor. Analysis of the data published results in Rres(ω) ~ ω³/² for YBa₂Cu₃O₇₋σ single crystals and films, and at the same time the nature of residual microwave resistance remains unclear.