KIP-Veröffentlichungen

In dieser Arbeit wird der Einfluss eines periodischen elektrischen Vorspannunsfeldes auf den dielektrischen Verlust atomarer Tunnelsysteme im Borosilikatglas BS 3.3 bei einer Temperatur von 30 mK ermittelt. Dafür wurde ein supraleitender LC-Reonator auf die Glasprobe mikrostrukturiert, um die Tunnelsysteme in der Probe bei einer Resonanzfrequenz von 1,125 GHz zu untersuchen. Zusätzlich ermöglicht eine Deckelektrode auf der Probe das Anlegen eines elektrischen Vorspannungsfeldes, welches Nicht-Gleichgewichts-Landau-Zener-Dynamiken der Tunnelsysteme induziert und somit den dielektrischen Verlust verändert. Die dielektrische Antwort der Tunnelsysteme wurde bei Vorspannungsraten zwischen 10^-3 MV/(m s) und 10⁴ MV/(m  s) und bei Vorspannungen von 0,1 V bis 20 V gemessen. Bei niedrigen Vorspannungsraten erreicht der dielektrische Verlust das Sättigungslimit und steigt bei höheren Vorspannungsraten bei allen Vorspannungen an. Wie zu erwarten kann der Rückgang zum Sättigungslimit bei hohen Vorspannungsraten nur bei niedrigen Vorspannungen beobachtet werden. Bei hohen Vorspannungen fällt der dielektrische Verlust im gemessenen Vorspannungsratenbereich nicht auf das Sättigungslimit ab, sondern erreicht das vollständig entsättigte Limit des Einzelrampenbereichs. Die Abnahme des dielektrischen Verlusts bei hohen Vorspannungsraten und -spannungen kann auf eine Erwärmung der Probe zurückgeführt werden. Zusätzlich ließ sich aus den Messergebnissen ein mittleres Dipolmoment von p=0,31 D und eine mittlere Lebensdauer des angeregten Zustands der Tunnelsysteme von τ≈13 µs ermitteln.

In this thesis the influence of a periodic electric bias field on the dielectric loss of atomic tunneling systems in the borosilicate glass BS 3.3 is investigated at a temperature of 30 mK. For that a superconducting LC-resonator was microstructured onto the glass sample to probe the tunneling systems in the sample at a resonance frequency of 1.125 GHz. Additionally, a cover electrode on the sample allows for the application of an electric bias field which induces non-equilibrium Landau-Zener dynamics of the tunneling systems and thus changes the dielectric loss. The dielectric response of the tunneling systems was measured at bias rates between 10^-3 MV/(m s) and 10⁴ MV/(m s) and at bias voltages ranging from 0.1 V to 20 V. At low bias rates the dielectric loss reaches the saturation limit and increases at higher bias rates for all bias voltages. As expected, the return to the saturation limit at the highest bias rates can only be observed at low bias voltages. At higher bias voltages the dielectric loss does not drop back to the saturation limit within the measured bias rate range but reaches the fully desaturated limit of the single ramp regime. The decrease of the dielectric loss at high bias rates and bias voltages can be addressed to a heating of the sample. Additionally, an average dipole moment of p=0.31 D and an average lifetime of the tunneling systems' excited state of τ≈13 µs were obtained from the measurement results.