KIP-Veröffentlichungen

Das Verhalten von amorphen Festkörpern wird bei tiefen Temperaturen von atomaren Zwei-Niveau-Tunnelsystemen dominiert und kann mit dem phänomenologischen Standardtunnelmodell erklärt werden. Es existieren verschiedene Erweiterungen für das Modell, wie der Einfluss von Kernquadrupolen auf die Tunnelsysteme, welcher in dieser Arbeit durch das Messen der dielektrischen Permittivität zwischen 10mK und 8K untersucht wurde. In dieser Arbeit wurde als Probe As₂S₃ genutzt, da dieses Glas einen Anteil von 40% Arsen enthält, welches ein großes Kernquadrupolmoment besitzt. Die Anregungsfrequenz betrug dabei 72 MHz, was mit der zu erwarteten Quadrupolaufspaltung der Probe übereinstimmt. Dafür wurde die Probe als Dielektrikum in einen LC-Schwingkreis eingesetzt und eine supraleitende Spule zur Minimierung des intrinsischen Verlusts verwendet. Im Vergleich zu früheren Messungen mit einem normalleitendem Resonator und dem Standardtunnelmodell konnte im Realteil der dielektrischen Permittivität jeweils eine gute Übereinstimmung gefunden werden. Der dielektrische Verlust zeigt für den supraleitenden Aufbau in der resonanten Flanke eine größere Steigung. Eine beobachtete optische Veränderung der Probe nach Abschluss der Messungen erschwert eine Diskussion der Daten bezüglich einer Einflussnahme der Quadrupole auf die Tunnelsysteme. Für zukünftige Messungen wurde ein Design entwickelt, bei dem mikrostrukturierte Resonatoren auf einem As₂S₃-Glas als Substrat einen Frequenzkamm bilden, welcher die Qualität und die Effizienz der hier vorgestellten Messungen verbessern sollte.

The behavior of glasses at low temperatures is dominated by two level tunneling systems and can be explained by the phenomenological standard tunneling model (STM). There are several extensions to the model, such as the in uence of nuclear quadrupoles on tunneling systems. This is investigated in this thesis by measuring the dielectric permitivity between 10mK and 8 K. The analyzed material is amorphous arsenic trisulde (As₂S₃) which has a large nuclear quadrupole moment due to the large fraction of arsenic (40 %). The chosen excitation frequency is 72 MHz, matching the expected quadrupole splitting. In the experiment, the sample is placed in an LC-circuit and the coil is coated with a superconducting alloy in order to minimize intrinsic lost. The experimental results are compared both with previous measurements using a normalconducting resonator, and with the STM. Regarding the real part, the data match well. The dielectric loss, however, features a larger gradient in the resonant ank for the superconducting set-up. After the measurements, signicant visual changes were observed in the sample, which complicated the discussion of the data and the in uence of the quadrupoles on the tunneling systems. Finally, a design for a microstructured resonator on an As₂S₃ sample is developed for future measurements. The corresponding frequency comb is simulated, in order to increase the quality and eciency of the measurements presented here.