介质谐振器测量超导薄膜的微波表面阻抗
[Abstract]:The microwave surface impedance (Zs=Rs I 蠅 渭 0 纬) of the superconducting thin films is one of its important performance indexes, in which Rs is the surface resistance and Xs is the surface reactance. Rs characterizes the microwave loss of the superconducting films and reflects the density of quasiparticles. It is proportional to the depth of the magnetic penetration and reflects the density of the electron pair. From the relationship between the electron pair and the temperature, the information about the superconducting energy gap can also be obtained. Therefore, the precise measurement of this parameter is useful for understanding the physical and electronic properties of the material. The development of new materials and the design of superconducting electronic components are of great significance. The test method used in this paper is the sapphire dielectric resonator method, which shortens the dielectric resonator at one end of the dielectric resonator by using a single end of the superconducting thin film. The microwave surface impedance of the superconducting film is determined by measuring the relationship between the quality factor Q and the resonant frequency f _ 0 of the microwave dielectric resonator. Because the dielectric loss is very small at low temperature, most of the electromagnetic energy is concentrated in the medium and the radiation loss is low, so the quality factor of the resonator is high. In addition, the temperature stability of dielectric constant of sapphire medium is very high, so it can be approximated that the frequency of the resonator varies with temperature mainly because the penetration depth of superconducting film varies with temperature. Therefore, the dielectric resonator can accurately measure the surface impedance of the superconducting film. In this paper, a sapphire dielectric resonator working in TEo1s mode with resonance frequency of about 18.3GHz is designed and fabricated. Its no-load quality factor can reach 130900 at 3K. The method can be used to measure the film without damage, and the measured film can be used. The surface impedance, penetration depth and conductivity of two Nb superconducting films and two NbN superconducting films were measured and calculated to verify the accuracy of the whole testing system. At the same time, it can also reflect from the data what problems exist in our test system and how to solve these problems in the future.
【学位授予单位】:南京大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TB383.2
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,本文编号:2372509
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