Korkean lämpötilan suprajohteen, YBa2Cu3O6+x:n, mikroaaltoresonaattorit : valmistus, optimointi ja mikroaaltotestit

Abstract

Mikroaaltosovellukset ovat yksi suprajohteiden lukemattomista hyödyntämismahdollisuuksista. Suprajohteiden käyttäytyminen mikroaaltotaajuuksilla eroaa huomattavasti siitä, mitä havaitaan tasavirralla ja matalilla taajuuksilla. Tämän vuoksi suprajohteiden mikroaalto-ominaisuuksia ei voida suoraan päätellä niiden muista ominaisuuksista, vaan niitä on tutkittava erikseen. Mikroaaltotaajuuksilla tehtävät mittaukset antavat toisaalta suprajohteista tietoa, jota ei saada muista mittauksista.

Tässä työssä valmistettiin korkean lämpötilan suprajohteesta YBa 2 Cu 3 O 6+x :sta (YBCO) mikroaaltoresonaattoreita ja tutkittiin lämpötilan, magneettikentän ja resonaattoriin syötetyn mikroaaltotehon vaikutusta niiden toimintaan. Resonaattoreita valmistettiin dooppaamattomasta, sekä BaZrO 3 :a (BZO) ja BaCeO 3 :a (BCO) doopatusta YBCO:sta. Tavoitteena oli näin selvittää dooppauksen vaikutusta YBCO:n mikroaalto-ominaisuuksiin. YBCO-ohutkalvot valmistettiin laserhöyrystysmenetelmällä ja niihin kuvioitiin resonaattorit fotolitografialla. Mikroaaltomittauksia varten rakennettiin laitteisto, jossa näytteiden lämpötilaa ja ulkoista magneettikenttää pystytään kontrolloimaan samalla kun resonaattoria testataan verkkoanalysaattorilla.

Mittauksissa havaittiin lämpötilan, magneettikentän ja mikroaaltotehon vaikuttavan mitattuun resonaattorista heijastuvaan signaaliin. Valitettavasti mittaustuloksissa on varsin suuri johtimista aiheutuva tausta, joka estää näytteiden mikroaalto-ominaisuuksien luotettavan määrittämisen. Tämän taustan erillinen mittaaminen ja poistaminen tuloksista on seuraava askel, jotta voidaan määrittää vertailukelpoisia arvoja näytteiden mikroaalto-ominaisuuksille, kuten pintaresistanssille ja tunkeutumissyvyydelle.