KIP-Veröffentlichungen

Das Tieftemperaturverhalten amorpher Festkörper wird durch atomare Tunnelsysteme bestimmt. Das darauf basierende phänomenologische Standardtunnelmodell beschreibt zahlreiche Eigenschaften von Gläsern bei tiefen Temperaturen. In der Vergangenheit konnten zum Teil erstaunliche Abweichungen von diesem Modell beobachtet werden, woraufhin verschiedene Erweiterungen, wie eine Wechselwirkung zwischen Tunnelsystemen, vorgeschlagen wurden. Dielektrische Messungen an Gläsern mit großen elektrischen Kernquadrupolmomenten zeigen zusätzlich einen Übergang aus der erwarteten Phonondominierten Relaxation hin zu einer neuen, durch die Kerne dominierten, Relaxation. Zur Untersuchung solcher Erweiterungen wurden im Rahmen dieser Arbeit mikrostrukturierte supraleitenden Resonatoren entworfen, welche erstmals zur breitbandigen Messung von Real- und Imaginärteil der dielektrischen Funktion des kommerziellen Glases N-BK7 zwischen 37MHz und 1002MHz eingesetzt wurden. Anhand von Referenzmessungen bei kleinen und hohen Frequenzen konnte das ordnungsgemäße Verhalten der entwickelten Resonatoren bestätigt werden. Im untersuchten Frequenzband konnte erstmals ein Übergang aus einer Ein-Phonon-Relaxation hin zu einer Zwei-Phonon-Relaxation direkt gemessen werden, was in Einklang mit dem Standardtunnelmodell steht. Zudem konnte der Einfluss einer langreichweitigen Wechselwirkung zwischen den Tunnelsystemen beobachtet werden.

The description of the low temperature behavior of amorphous solids is determined by atomic tunneling systems and governed by the phenomenological standard tunneling model that describes many properties of glasses at low temperatures. In the past, several measurements showed significant deviations from this model, whereupon several modifications, e.g. an interaction between the tunneling systems, were suggested. Dielectric measurements of glasses containing large electric quadrupole moments additionally show a crossover from an expected phonon-dominated to a novel nucleus-dominated relaxation. In order to investigate such modifications, microstructured superconducting resonators were designed within this thesis. For the first time, such resonators were used for broadband measurements of the real and imaginary part of the dielectric function of the commercial glass N-BK7 between 37MHz and 1002 MHz. With the aid of reference measurements at low and high frequencies, it was possible to validate the reliable functionality of the designed resonators. A crossover from a one-phonon to a two-phonon based relaxation was directly measured in this frequency range, which is in accordance with the standard tunneling model. Moreover, the influence of a long-range interaction between the tunneling systems could be observed.