Генерация второй СВЧ гармоники и МК спектроскопия металлических стекол Ni-Nb
Измерены микроконтактные спектры (зависимости от энергии амплитуды второй гармоники тока модуляции) контактов из металлических стекол NixNb1-x на звуковой (3726 Гц) и микроволновой (9,5 ГГц) частотах. Впервые в динамических высокочастотных экспериментах установлено, что спектральная особенность при...
Збережено в:
| Дата: | 2001 |
|---|---|
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України
2001
|
| Назва видання: | Физика низких температур |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/129140 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Генерация второй СВЧ гармоники и МК спектроскопия металлических стекол Ni-Nb / О.П. Балкашин, И.К. Янсон, А.Халбриттер, Г.Михали // Физика низких температур. — 2001. — Т. 27, № 12. — С. 1386-1394. — Бібліогр.: 22 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-129140 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1291402018-01-17T03:04:03Z Генерация второй СВЧ гармоники и МК спектроскопия металлических стекол Ni-Nb Балкашин, О.П. Янсон, И.К. Халбриттер, А. Михали, Г. Низкоразмерные и неупорядоченные системы Измерены микроконтактные спектры (зависимости от энергии амплитуды второй гармоники тока модуляции) контактов из металлических стекол NixNb1-x на звуковой (3726 Гц) и микроволновой (9,5 ГГц) частотах. Впервые в динамических высокочастотных экспериментах установлено, что спектральная особенность при малых энергиях, обусловленная рассеянием электронов на двухуровневых системах (ДУС) в контакте, наблюдается и на СВЧ частотах. Это является прямым доказательством существования в контактах быстрого процесса релаксации с характерным временем t << 10⁻¹⁰c. Небольшой вклад от более медленных процессов рассеяния также имеет место. Установлено, что в сигнале видеодетектирования присутствует составляющая, вызванная стационарным неравновесным заполнением состояний ДУС при микроволновом облучении. Эффективность связи контакта с волноводом и ВЧ приемником оценена в 5-7%. Небольшой минимум сопротивления при нулевом напряжении, наблюдавшийся для некоторых контактов, связывается со сверхпроводящими флуктуациями параметра порядка при температуре T~2,3Tc. The point-contact spectra (the energy dependence of the amplitude of the second harmonic of the modulation current) of contacts of NixNb1−xNixNb1−x metallic glasses are measured at audio (3726 Hz) and microwave (9.5 GHz) frequencies. It is established for the first time in rf dynamic experiments that the low-energy spectral feature due the scattering of electrons on two-level systems (TLSs) in the contact is observed at microwave frequencies as well. This is direct evidence of the existence of a fast relaxation process in the contacts, with a characteristic time τ≪10⁻¹⁰ s. There is also a small contribution from slower scattering processes. It is found that the videodetection signal contains a component due to a steady-state nonequilibrium occupation of the states of the TLSs under microwave irradiation. The coupling efficiency of the contact with the waveguide and rf receiver is estimated to be 5–7%. A slight minimum of the resistance at zero voltage observed for some of the contacts is attributed to superconducting fluctuations of the order parameter at a temperature T∼2.3Tc. 2001 Article Генерация второй СВЧ гармоники и МК спектроскопия металлических стекол Ni-Nb / О.П. Балкашин, И.К. Янсон, А.Халбриттер, Г.Михали // Физика низких температур. — 2001. — Т. 27, № 12. — С. 1386-1394. — Бібліогр.: 22 назв. — рос. 0132-6414 PACS: 72.15.Cz, 72.15.Lh, 73.40.Jn, 74.80.Fp http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/129140 ru Физика низких температур Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Низкоразмерные и неупорядоченные системы Низкоразмерные и неупорядоченные системы |
| spellingShingle |
Низкоразмерные и неупорядоченные системы Низкоразмерные и неупорядоченные системы Балкашин, О.П. Янсон, И.К. Халбриттер, А. Михали, Г. Генерация второй СВЧ гармоники и МК спектроскопия металлических стекол Ni-Nb Физика низких температур |
| description |
Измерены микроконтактные спектры (зависимости от энергии амплитуды второй гармоники тока модуляции) контактов из металлических стекол NixNb1-x на звуковой (3726 Гц) и микроволновой (9,5 ГГц) частотах. Впервые в динамических высокочастотных экспериментах установлено, что спектральная особенность при малых энергиях, обусловленная рассеянием электронов на двухуровневых системах (ДУС) в контакте, наблюдается и на СВЧ частотах. Это является прямым доказательством существования в контактах быстрого процесса релаксации с характерным временем t << 10⁻¹⁰c. Небольшой вклад от более медленных процессов рассеяния также имеет место. Установлено, что в сигнале видеодетектирования присутствует составляющая, вызванная стационарным неравновесным заполнением состояний ДУС при микроволновом облучении. Эффективность связи контакта с волноводом и ВЧ приемником оценена в 5-7%. Небольшой минимум сопротивления при нулевом напряжении, наблюдавшийся для некоторых контактов, связывается со сверхпроводящими флуктуациями параметра порядка при температуре T~2,3Tc. |
| format |
Article |
| author |
Балкашин, О.П. Янсон, И.К. Халбриттер, А. Михали, Г. |
| author_facet |
Балкашин, О.П. Янсон, И.К. Халбриттер, А. Михали, Г. |
| author_sort |
Балкашин, О.П. |
| title |
Генерация второй СВЧ гармоники и МК спектроскопия металлических стекол Ni-Nb |
| title_short |
Генерация второй СВЧ гармоники и МК спектроскопия металлических стекол Ni-Nb |
| title_full |
Генерация второй СВЧ гармоники и МК спектроскопия металлических стекол Ni-Nb |
| title_fullStr |
Генерация второй СВЧ гармоники и МК спектроскопия металлических стекол Ni-Nb |
| title_full_unstemmed |
Генерация второй СВЧ гармоники и МК спектроскопия металлических стекол Ni-Nb |
| title_sort |
генерация второй свч гармоники и мк спектроскопия металлических стекол ni-nb |
| publisher |
Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України |
| publishDate |
2001 |
| topic_facet |
Низкоразмерные и неупорядоченные системы |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/129140 |
| citation_txt |
Генерация второй СВЧ гармоники и МК спектроскопия металлических стекол Ni-Nb / О.П. Балкашин, И.К. Янсон, А.Халбриттер, Г.Михали // Физика низких температур. — 2001. — Т. 27, № 12. — С. 1386-1394. — Бібліогр.: 22 назв. — рос. |
| series |
Физика низких температур |
| work_keys_str_mv |
AT balkašinop generaciâvtorojsvčgarmonikiimkspektroskopiâmetalličeskihstekolninb AT ânsonik generaciâvtorojsvčgarmonikiimkspektroskopiâmetalličeskihstekolninb AT halbrittera generaciâvtorojsvčgarmonikiimkspektroskopiâmetalličeskihstekolninb AT mihalig generaciâvtorojsvčgarmonikiimkspektroskopiâmetalličeskihstekolninb |
| first_indexed |
2025-07-09T10:41:39Z |
| last_indexed |
2025-07-09T10:41:39Z |
| _version_ |
1837165672735440896 |
| fulltext |
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåpàòóp, 2001, ò. 27, ¹ 12, c. 1386–1394Áàëêàøèí Î. Ï., ßíñîí È. Ê., Õàëáðèòòåð À., Ìèõàëè Ã.Ãåíåðàöèÿ âòîðîé ÑÂ× ãàðìîíèêè è ÌÊ ñïåêòðîñêîïèÿ ìåòàëëè÷åñêèõ ñòåêîë Ni–NbBalkashin O. P., Yanson I. K., Halbritter A., and Mihaly G.RF second-harmonic generation and PC spectroscopy of Ni–Nb metallic glasses
Ãåíåðàöèÿ âòîðîé ÑÂ× ãàðìîíèêè è ÌÊ
ñïåêòðîñêîïèÿ ìåòàëëè÷åñêèõ ñòåêîë Ni–Nb
Î. Ï. Áàëêàøèí, È. Ê. ßíñîí
Ôèçèêî-òåõíè÷åñêèé èíñòèòóò íèçêèõ òåìïåpàòóp èì. Á. È. Âåpêèíà ÍÀÍ Óêpàèíû
ïp. Ëåíèíà, 47, ã. Õàpüêîâ, 61103, Óêpàèíà
E-mail: balkashin@ilt.kharkov.ua
À. Õàëáðèòòåð, Ã. Ìèõàëè
Èíñòèòóò ôèçèêè Óíèâåðñèòåòà òåõíîëîãèè è ýêîíîìèêè, óë. Áóäàôîêè, 8, Áóäàïåøò, 1111, Âåíãðèÿ
Ñòàòüÿ ïîñòóïèëà â påäàêöèþ 20 èþëÿ 2001 ã.
Èçìåðåíû ìèêðîêîíòàêòíûå ñïåêòðû (çàâèñèìîñòè îò ýíåðãèè àìïëèòóäû âòîðîé ãàðìîíèêè òîêà
ìîäóëÿöèè) êîíòàêòîâ èç ìåòàëëè÷åñêèõ ñòåêîë NixNb1−x íà çâóêîâîé (3726 Ãö) è ìèêðîâîëíîâîé
(9,5 ÃÃö) ÷àñòîòàõ. Âïåðâûå â äèíàìè÷åñêèõ âûñîêî÷àñòîòíûõ ýêñïåðèìåíòàõ óñòàíîâëåíî, ÷òî
ñïåêòðàëüíàÿ îñîáåííîñòü ïðè ìàëûõ ýíåðãèÿõ, îáóñëîâëåííàÿ ðàññåÿíèåì ýëåêòðîíîâ íà äâóõóðîâ-
íåâûõ ñèñòåìàõ (ÄÓÑ) â êîíòàêòå, íàáëþäàåòñÿ è íà ÑÂ× ÷àñòîòàõ. Ýòî ÿâëÿåòñÿ ïðÿìûì äîêàçà-
òåëüñòâîì ñóùåñòâîâàíèÿ â êîíòàêòàõ áûñòðîãî ïðîöåññà ðåëàêñàöèè ñ õàðàêòåðíûì âðåìåíåì
τ << 10−10 c. Íåáîëüøîé âêëàä îò áîëåå ìåäëåííûõ ïðîöåññîâ ðàññåÿíèÿ òàêæå èìååò ìåñòî. Óñòàíîâ-
ëåíî, ÷òî â ñèãíàëå âèäåîäåòåêòèðîâàíèÿ ïðèñóòñòâóåò ñîñòàâëÿþùàÿ, âûçâàííàÿ ñòàöèîíàðíûì
íåðàâíîâåñíûì çàïîëíåíèåì ñîñòîÿíèé ÄÓÑ ïðè ìèêðîâîëíîâîì îáëó÷åíèè. Ýôôåêòèâíîñòü ñâÿçè
êîíòàêòà ñ âîëíîâîäîì è Â× ïðèåìíèêîì îöåíåíà â 5–7%. Íåáîëüøîé ìèíèìóì ñîïðîòèâëåíèÿ ïðè
íóëåâîì íàïðÿæåíèè, íàáëþäàâøèéñÿ äëÿ íåêîòîðûõ êîíòàêòîâ, ñâÿçûâàåòñÿ ñî ñâåðõïðîâîäÿùèìè
ôëóêòóàöèÿìè ïàðàìåòðà ïîðÿäêà ïðè òåìïåðàòóðå T ∼ 2,3 Tc .
Âèìiðÿíî ìiêðîêîíòàêòíi ñïåêòðè (çàëåæíîñòi âiä åíåðãi¿ àìïëiòóäè äðóãî¿ ãàðìîíiêè ñòðóìó
ìîäóëÿöi¿) êîíòàêòiâ iç ìåòàëåâèõ ñòåêîë NixNb1−x íà çâóêîâié (3726 Ãö) i ìiêðîõâèëüîâié (9,5 ÃÃö)
÷àñòîòàõ. Âïåðøå â äèíàìi÷íèõ âèñîêî÷àñòîòíèõ åêñïåðèìåíòàõ âñòàíîâëåíî, ùî ñïåêòðàëüíà îñîá-
ëèâiñòü ïðè ìàëèõ åíåðãiÿõ, ÿêà îáóìîâëåíà ðîçñiþâàííÿì åëåêòðîíiâ íà äâîðiâíåâèõ ñèñòåìàõ
(ÄÐÑ) ó êîíòàêòi, ñïîñòåðiãàºòüñÿ i íà ÍÂ× ÷àñòîòàõ. Öå º ïðÿìèì äîêàçîì iñíóâàííÿ â êîíòàêòàõ
øâèäêîãî ïðîöåñó ðåëàêñàöi¿ ç õàðàêòåðíèì ÷àñîì τ << 10−10 c. Íåâåëèêèé âíåñîê âiä áiëüø ïî-
âiëüíèõ ïðîöåñiâ ðîçñiþâàííÿ òàêîæ ìຠìiñöå. Âñòàíîâëåíî, ùî â ñèãíàëi âiäåîäåòåêòóâàííÿ
ïðèñóòíÿ ñêëàäîâà, ùî âèêëèêàíà ñòàöiîíàðíèì íåðiâíîâàæíèì çàïîâíåííÿì ñòàíiâ ÄÐÑ ïðè ìiêðî-
õâèëüîâîìó îïðîìiíåííi. Åôåêòèâíiñòü çâ’ÿçêó êîíòàêòó ç õâèëüîâîäîì i Â× ïðèéìà÷åì îöiíþºòüñÿ
ó 5–7%. Íåâåëèêèé ìiíiìóì îïîðó ïðè íóëüîâié íàïðóçi, ùî ñïîñòåðiãàâñÿ äëÿ äåÿêèõ êîíòàêòiâ,
ïîâ’ÿçóºòüñÿ ç íàäïðîâiäíèìè ôëóêòóàöiÿìè ïàðàìåòða ïîðÿäêó ïðè òåìïåðàòóði T ∼ 2,3 T
c
.
PACS: 72.15.Cz, 72.15.Lh, 73.40.Jn, 74.80.Fp
Î. Ï. Áàëêàøèí, È. Ê. ßíñîí, À. Õàëáðèòòåð, Ã. Ìèõàëè
Ââåäåíèå
Ïðîñòðàíñòâåííûé áåñïîðÿäîê â ðàñïîëîæåíèè
àòîìîâ â ìåòàëëè÷åñêèõ ñòåêëàõ, íàøåäøèõ â íà-
ñòîÿùåå âðåìÿ ìíîãî âàæíûõ òåõíè÷åñêèõ ïðè-
ëîæåíèé, îáóñëîâëèâàåò èõ ñïåöèôè÷åñêèå òåð-
ìîäèíàìè÷åñêèå è êèíåòè÷åñêèå ñâîéñòâà, êàê â
íîðìàëüíîì, òàê è â ñâåðõïðîâîäÿùåì ñîñòîÿíèè
ïðè íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ. Ýòè ñâîéñòâà îáúÿñíÿ-
þòñÿ íàëè÷èåì â àìîðôíûõ ìàòåðèàëàõ ñòðóêòóð-
íûõ äåôåêòîâ îñîáîãî ðîäà — òóííåëüíûõ äâóõ-
óðîâíåâûõ ñèñòåì (ÄÓÑ), êîòîðûå ìîäåëèðóþòñÿ
äëÿ îòäåëüíîãî àòîìà èëè ãðóïïû àòîìîâ äâóõúÿì-
íûì ïîòåíöèàëîì [1]. Ïîä âîçäåéñòâèåì âíåøíå-
ãî âîçìóùåíèÿ ïðîèñõîäèò òóííåëüíûé ïåðåõîä
ÄÓÑ ìåæäó äâóìÿ âîçìîæíûìè êîíôèãóðàöèÿìè
ñ õàðàêòåðíûìè ýíåðãèÿìè δ ∼ 0,1–1 ìýÂ. Ðàññåÿ-
íèå ýëåêòðîíîâ íà ÄÓÑ ïðèâîäèò â ìàññèâíûõ
îáðàçöàõ ê ëîãàðèôìè÷åñêîé òåìïåðàòóðíîé çàâè-
ñèìîñòè ýëåêòðîñîïðîòèâëåíèÿ ñ îòðèöàòåëüíûì
òåìïåðàòóðíûì êîýôôèöèåíòîì [2]. Â ìèêðîêîí-
© Î. Ï. Áàëêàøèí, È. Ê. ßíñîí, À. Õàëáðèòòåð, Ã. Ìèõàëè, 2001
òàêòàõ (ÌÊ) òàêîå ðàññåÿíèå âûçûâàåò ïîÿâëåíèå
îñîáåííîñòåé ýëåêòðîïðîâîäíîñòè ïðè ìàëûõ ñìå-
ùåíèÿõ eV → 0 [3,4]. Ñóùåñòâóþò äâå òåîðå-
òè÷åñêèå ìîäåëè, îïèñûâàþùèe âçàèìîäåéñòâèå
ýëåêòðîíîâ ïðîâîäèìîñòè ñ ÄÓÑ, ñïîñîáíûe îáú-
ÿñíèòü ïîÿâëåíèå íèçêîýíåðãåòè÷åñêèõ àíîìàëèé
â ìèêðîêîíòàêòíûõ ñïåêòðàõ. Äëÿ ïî÷òè ñèììåò-
ðè÷íîãî äâóõúÿìíîãî ïîòåíöèàëà ÄÓÑ â ðàáîòàõ
[5,6] ðàçâèò ìåõàíèçì íåìàãíèòíîãî äâóõêàíàëü-
íîãî êîíäî-ðàññåÿíèÿ, êîòîðûé ïðèâîäèò ê ëîãà-
ðèôìè÷åñêîé çàâèñèìîñòè ñîïðîòèâëåíèÿ ìåòàëëà
îò ýíåðãèè (òåìïåðàòóðû). Â àëüòåðíàòèâíîé ìî-
äåëè, ïðåäëîæåííîé â ðàáîòàõ [7,8], ðàññìàò-
ðèâàåòñÿ êàê íåóïðóãîå, òàê è óïðóãîå ðàññåÿíèå
ýëåêòðîíîâ íà àñèììåòðè÷íûõ ÄÓÑ â ìèêðîêîí-
òàêòàõ. Êàê ïîêàçàíî â ðàáîòå [8], èç-çà ðàçëè÷èÿ
ñå÷åíèé óïðóãîãî ðàññåÿíèÿ ýëåêòðîíîâ íà ÄÓÑ,
íàõîäÿùèõñÿ â äâóõ ðàçëè÷íûõ êîíôèãóðàöèÿõ,
âîçìîæíà óïðóãàÿ ÌÊ ñïåêòðîñêîïèÿ çàñåëåííîñ-
òåé ÄÓÑ. Îáà ðàññìîòðåííûõ ìåõàíèçìà ðàññåÿ-
íèÿ ïðèâîäÿò ê ïîÿâëåíèþ íèçêîýíåðãåòè÷åñêèõ
îñîáåííîñòåé â ÌÊ ñïåêòðàõ. Îäíàêî ïðåäëîæåí-
íûå ìåõàíèçìû ýëåêòðîííîãî ðàññåÿíèÿ îáëàäàþò
ñóùåñòâåííî ðàçëè÷àþùèìèñÿ õàðàêòåðíûìè âðå-
ìåíàìè ðåëàêñàöèè τ ∼ 10−11 c äëÿ íåìàãíèòíîãî
êîíäî-ðàññåÿíèÿ è 10−3–10−8 ñ äëÿ ñïåêòðîñêîïèè
çàñåëåííîñòåé ÄÓÑ. Òàêîå ðàçëè÷èå õàðàêòåðíûõ
âðåìåí ïîçâîëÿåò ñ ïîìîùüþ âûñîêî÷àñòîòíûõ
ýêñïåðèìåíòîâ ðàçäåëèòü âêëàäû â ÌÊ ñïåêòð,
îáóñëîâëåííûå ðàçíûìè ìåõàíèçìàìè ðàññåÿíèÿ.
 ðàáîòàõ [9,10] áûëè èññëåäîâàíû ýíåðãå-
òè÷åñêèå çàâèñèìîñòè ñèãíàëà âèäåîîòêëèêà ïðè
âûïðÿìëåíèè ïåðåìåííîãî ÑÂ× òîêà ìîäóëÿöèè
ìèêðîêîíòàêòàìè ìåòàëëè÷åñêèõ ñòåêîë ðàçëè÷-
íûõ ñîñòàâîâ, â òîì ÷èñëå è NxNi1−x . Îäíàêî ïðè
òàêèõ êâàçèñòàòè÷åñêèõ èçìåðåíèÿõ íåêîòîðûé
çàìåòíûé âêëàä â èçìåðÿåìûé ñèãíàë âíîñèò ñòà-
öèîíàðíîå èçìåíåíèå âîëüò-àìïåðíîé õàðàêòåðèñ-
òèêè (ÂÀÕ), âîçíèêàþùåå ïîä äåéñòâèåì ÑÂ×
èçëó÷åíèÿ. Áîëåå êîððåêòíûå ðåçóëüòàòû ìîãóò
áûòü ïîëó÷åíû â äèíàìè÷åñêèõ ýêñïåðèìåíòàõ
ïðè èçó÷åíèè ãåíåðàöèè âòîðîé ãàðìîíèêè èçëó-
÷åíèÿ Â× íàêà÷êè.
Öåëüþ íàñòîÿùåé ðàáîòû ÿâëÿëîñü ïðÿìîå
ñðàâíåíèå ýíåðãåòè÷åñêèõ çàâèñèìîñòåé àìïëèòóä
âòîðîé ãàðìîíèêè ïðè èñïîëüçîâàíèè íàêà÷êè íà
çâóêîâîé (ω1/2π = 1863 Ãö) è ìèêðîâîëíîâîé
(ω2/2π = 4,75 ÃÃö) ÷àñòîòàõ.
Ýíåðãèÿ ÑÂ× ôîòîíîâ h−ω2 = 0,02 ìýÂ, èñ-
ïîëüçîâàííûõ â ýêñïåðèìåíòàõ, áûëà çíà÷èòåëü-
íî ìåíüøå ðàçìûòèÿ ïî ýíåðãèÿì (∆ ∼ 5 ìýÂ)
èññëåäóåìîé ñïåêòðàëüíîé îñîáåííîñòè âîëüò-àì-
ïåðíîé õàðàêòåðèñòèêè â îáëàñòè ìàëûõ íàïðÿ-
æåíèé íà êîíòàêòå. Ïîýòîìó ïðè èíòåðïðåòàöèè
ðåçóëüòàòîâ ìîæíî ïðèìåíÿòü ôîðìóëû äëÿ êëàñ-
ñè÷åñêîãî íèçêî÷àñòîòíîãî ïðåäåëà [11]. Åñëè
êîíòàêò ïîìåùåí â ìèêðîâîëíîâîå ïîëå ÷àñòîòîé
ω, òî ìåæäó ìàññèâíûìè áåðåãàìè êîíòàêòà èí-
äóöèðóåòñÿ ïåðåìåííûé âûñîêî÷àñòîòíûé òîê.
Òîãäà ïîëíûé òîê ÷åðåç êîíòàêò áóäåò I = I0 +
+ iω cos ωt, ãäå I0 — ïîñòîÿííûé òðàíñïîðòíûé
òîê ñìåùåíèÿ. Â ïðåäåëå ìàëûõ ñèãíàëîâ iω << I0
çàâèñèìîñòü àìïëèòóäû âòîðîé ãàðìîíèêè òîêà
ìîäóëÿöèè îò ïîñòîÿííîãî íàïðÿæåíèÿ íà êîí-
òàêòå V0 ïðîïîðöèîíàëüíà âòîðîé ïðîèçâîäíîé
ÂÀÕ [12,13]
V2ω(V0) =
1
4√2
d2V
dI2
(V0) iω
2 . (1)
Àíàëîãè÷íûì îáðàçîì îïðåäåëÿåòñÿ è àìïëèòóäà
ñèãíàëà âèäåîäåòåêòèðîâàíèÿ Vd ïðè âûïðÿìëå-
íèè ïåðåìåííîãî Â× òîêà íà íåëèíåéíîé îñîáåí-
íîñòè ÂÀÕ [14].
Òàêèì îáðàçîì, àìïëèòóäû ñèãíàëîâ, êàê â Â×
ýêñïåðèìåíòàõ, òàê è íà çâóêîâîé ÷àñòîòå, îïðåäå-
ëÿþòñÿ âòîðûìè ïðîèçâîäíûìè ÂÀÕ, èçìåðåííûìè
íà ñîîòâåòñòâóþùèõ ÷àñòîòàõ (ñì. ôîðìóëó (1)).
Ïðÿìîå ñðàâíåíèå ñèãíàëîâ äàåò íåïîñðåäñòâåí-
íóþ èíôîðìàöèþ î âîçìîæíûõ èçìåíåíèÿõ ñòåïå-
íè íåëèíåéíîñòè ÂÀÕ íà ðàçëè÷íûõ ÷àñòîòàõ è,
òåì ñàìûì, ïîçâîëÿåò èäåíòèôèöèðîâàòü ïðîèñ-
õîäÿùèå â ìèêðîêîíòàêòå ïðîöåññû ðàññåÿíèÿ
ýëåêòðîíîâ.
Ìåòîäèêà ýêñïåðèìåíòîâ
Ìèêðîêîíòàêòû ñîçäàâàëèñü íåïîñðåäñòâåííî
â æèäêîì ãåëèè ïóòåì êàñàíèÿ òîðöîâ îòðåçêîâ
ëåíò òîëùèíîé 20 ìêì èç ìåòàëëè÷åñêîãî ñòåêëà
Ni–Nb ðàçëè÷íîãî ñîñòàâà. Ïåðåìåùåíèå ýëåêò-
ðîäîâ â äâóõ âçàèìíî ïåðïåíäèêóëÿðíûõ íàïðàâ-
ëåíèÿõ îñóùåñòâëÿëîñü ñ ïîìîùüþ äèôôåðåí-
öèàëüíûõ âèíòîâ. Äåðæàòåëü îáðàçöà ñîñòîÿë
èç îòðåçêà ïðÿìîóãîëüíîãî âîëíîâîäà ñå÷åíèåì
23×10 ìì ñ äâóìÿ îòâåðñòèÿìè äèàìåòðîì 6 ìì, â
êîòîðûå âñòàâëÿëèñü ýëåêòðîäû ìèêðîêîíòàêòà.
Êîðîòêîçàìûêàþùèé ïîäâèæíûé ïîðøåíü â íèæ-
íåé ÷àñòè äåðæàòåëÿ ïîçâîëÿë èçìåíÿòü ýëåêòðî-
äèíàìè÷åñêóþ ñâÿçü êîíòàêòà ñ âîëíîâîäîì. Â
ðàçëè÷íûõ ýêñïåðèìåíòàõ áûëè èñïîëüçîâàíû íå-
ñêîëüêî êîíñòðóêöèé äåðæàòåëÿ ñ ðàçëè÷íîé îðè-
åíòàöèåé ýëåêòðîäîâ îòíîñèòåëüíî ñòåíîê âîëíî-
âîäà, îäíàêî àìïëèòóäû èçìåðÿåìûõ ñèãíàëîâ
âòîðîé ÑÂ× ãàðìîíèêè ïðàêòè÷åñêè ñîâïàëè äëÿ
âñåõ îðèåíòàöèé.
Èçëó÷åíèå íàêà÷êè îò êëèñòðîííîãî ãåíåðàòîðà
íà ÷àñòîòå ω2/2π = 4,75 ÃÃö ïîäâîäèëîñü ê êîíòàê-
òó ïî êîàêñèàëüíîìó êàáåëþ ñ ïåòëåé ñâÿçè, ðàñ-
Ãåíåðàöèÿ âòîðîé ÑÂ× ãàðìîíèêè è ÌÊ ñïåêòðîñêîïèÿ ìåòàëëè÷åñêèõ ñòåêîë Ni–Nb
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåpàòóp, 2001, ò. 27, ¹ 12 1387
ïîëîæåííîé âáëèçè îò îäíîãî èç ýëåêòðîäîâ ìèê-
ðîêîíòàêòà. Ôåððèòîâûé âåíòèëü (çàãðàæäà-
þùèé ôèëüòð ñ îáùèì îñëàáëåíèåì ∼ 30 äÁ),
ðàçìåùåííûé â êîàêñèàëüíîé ëèíèè, ïðåïÿòñòâî-
âàë ïîïàäàíèþ íà êîíòàêò èçëó÷åíèÿ íà ÷àñòîòå
âòîðîé ãàðìîíèêè êëèñòðîíà. Êîíòðîëü óðîâíÿ
ìîùíîñòè íàêà÷êè P0 ïðîèçâîäèëñÿ ñ ïîìîùüþ
òåðìîýëåêòðè÷åñêîãî âàòòìåòðà, ñìîíòèðîâàííîãî
íà âûõîäå êëèñòðîííîãî ãåíåðàòîðà. Èçëó÷åíèå
íà ÷àñòîòå âòîðîé ãàðìîíèêè 2ω2/2π = 9,5 ÃÃö,
ãåíåðèðóåìîå ìèêðîêîíòàêòîì, ïî ñòàíäàðòíîìó
òðåõñàíòèìåòðîâîìó âîëíîâîäó ïîäâîäèëîñü ê
ñóïåðãåòåðîäèííîìó ïðèåìíèêó ñ ÷óâñòâèòåëü-
íîñòüþ îêîëî 0,5⋅10−14 Âò/Ãö. Âîëíîâîä ïðåäîò-
âðàùàë ïîñòóïëåíèå íà âõîä ïðèåìíèêà èçëó÷åíèÿ
íà ÷àñòîòå íàêà÷êè, ò.ê. ÿâëÿëñÿ çàïðåäåëüíûì
äëÿ ÷àñòîòû ω2 . Ñ ïîìîùüþ ðåçîíàòîðíîãî ôèëüò-
ðà è ôåððèòîâîãî âåíòèëÿ íà âõîäå ñóïåðãåòå-
ðîäèííîãî ïðèåìíèêà âûäåëÿëñÿ ÷èñòûé ìîíî-
õðîìàòè÷åñêèé ñèãíàë íà ÷àñòîòå 2ω2 , êîòîðûé
ïîäàâàëñÿ íà áàëàíñíûé ñìåñèòåëü, ãäå âûðàáàòû-
âàëñÿ ñèãíàë ïðîìåæóòî÷íîé ÷àñòîòû ωif = 2ω2 −
− ωl0 = 60 Ìãö ïðè ñìåøåíèè âõîäíîãî èçëó÷åíèÿ
ñ ñèãíàëîì ãåòåðîäèíà. Ïîñëå óñèëåíèÿ ñèãíàë
ïðîìåæóòî÷íîé ÷àñòîòû ïîñòóïàë íà âèäåîäåòåê-
òîð. Íàïðÿæåíèå íà âûõîäå äåòåêòîðà ïðÿìî ïðî-
ïîðöèîíàëüíî (ñ ïîãðåøíîñòüþ ∼ 1%) ìîùíîñòè
ïîñòóïàþùåãî íà âõîä ïðèåìíèêà Â× èçëó÷åíèÿ
îò ìèêðîêîíòàêòà. Èçëó÷åíèå íàêà÷êè, ïîäàâàå-
ìîå íà ìèêðîêîíòàêò, ìîäóëèðîâàëîñü ïî àìïëè-
òóäå íà ÷àñòîòå 2433 Ãö. Ñèãíàë ñ òîé æå ÷àñòîòîé
2433 Ãö íà âûõîäå âèäåîäåòåêòîðà óñèëèâàëñÿ
íèçêî÷àñòîòíûì ñåëåêòèâíûì óñèëèòåëåì ñ ôàçî-
âûì äåòåêòîðîì è ðåãèñòðèðîâàëñÿ äâóõêîîðäè-
íàòíûì ïèøóùèì ïîòåíöèîìåòðîì â çàâèñèìîñòè
îò íàïðÿæåíèÿ íà ìèêðîêîíòàêòå. Òèïè÷íàÿ âåëè-
÷èíà ðåãèñòðèðóåìîé ìîùíîñòè ñèãíàëà âòîðîé
ÑÂ× ãàðìîíèêè, èçëó÷àåìîé êîíòàêòîì, ñîñòàâ-
ëÿëà 1–5⋅10−14 Âò. Ñèãíàë âòîðîé ãàðìîíèêè ïîë-
íîñòüþ èñ÷åçàë ïðè ðàçâåäåíèè ýëåêòðîäîâ è, ñëå-
äîâàòåëüíî, ðàçðûâå êîíòàêòà, à òàêæå ïðè
âûêëþ÷åíèè èçëó÷åíèÿ íàêà÷êè.
 ýêñïåðèìåíòàõ ïî âèäåîäåòåêòèðîâàíèþ (âû-
ïðÿìëåíèþ) âûñîêî÷àñòîòíîãî èçëó÷åíèÿ íàêà÷-
êè Â× ïîëå, ïàäàþùåå íà êîíòàêò, ïðåðûâàëîñü ñ
÷àñòîòîé 2433 Ãö. Èçìåíåíèå ïîñòîÿííîãî íàïðÿ-
æåíèÿ íà êîíòàêòå, ñèãíàë âèäåîîòêëèêà Vd (ðàç-
íîñòü íàïðÿæåíèé íà êîíòàêòå ïðè îáëó÷åíèè è
áåç íåãî), ðåãèñòðèðîâàëîñü ñõåìîé ñèíõðîííîãî
äåòåêòèðîâàíèÿ êàê ôóíêöèÿ ïîñòîÿííîãî íàïðÿ-
æåíèÿ ñìåùåíèÿ, ïðèëîæåííîãî ê êîíòàêòó.
Ìèêðîêîíòàêòíûå ñïåêòðû (àìïëèòóäû âòîðîé
ïðîèçâîäíîé ÂÀÕ) íà çâóêîâîé ÷àñòîòå 2ω1/2π =
= 3726 Ãö èçìåðÿëèñü ñòàíäàðòíîé ñõåìîé ñèí-
õðîííîãî äåòåêòèðîâàíèÿ [13]. Âñå èçìåðåíèÿ
áûëè âûïîëíåíû ïðè òåìïåðàòóðå 4,2 Ê.
Îñíîâíûå ýêñïåðèìåíòàëüíûå ðåçóëüòàòû
è èõ îáñóæäåíèå
Ìèêðîêîíòàêòû Ni59Nb41
Òèïè÷íûé ÌÊ ñïåêòð, èçìåðåííûé íà çâóêî-
âîé ÷àñòîòå 3726 Ãö â îòñóòñòâèå Â× èçëó÷åíèÿ
íàêà÷êè, äëÿ êîíòàêòîâ èç ìåòàëëè÷åñêîãî ñòåêëà
äàííîãî ñîñòàâà èçîáðàæåí êðèâîé 1 íà ðèñ. 1.
Îòðèöàòåëüíûå çíà÷åíèÿ íàïðÿæåíèÿ âòîðîé ãàð-
ìîíèêè V2ω è, ñëåäîâàòåëüíî, îòðèöàòåëüíàÿ âåëè-
÷èíà âòîðîé ïðîèçâîäíîé ÂÀÕ ïðè ìàëûõ íàïðÿ-
æåíèÿõ (V > 0) ñâèäåòåëüñòâóåò î âîçðàñòàíèè
ñîïðîòèâëåíèÿ êîíòàêòà ñ óìåíüøåíèåì èçáûòî÷-
íîé ýíåðãèè ýëåêòðîíîâ ïðîâîäèìîñòè, çàäàâàå-
ìîé èñòî÷íèêîì ïîñòîÿííîãî íàïðÿæåíèÿ. Òàêîå
ïîâåäåíèå ýëåêòðè÷åñêîãî ñîïðîòèâëåíèÿ õàðàê-
òåðíî äëÿ ðàññåÿíèÿ ýëåêòðîíîâ íà ÄÓÑ. Àìïëè-
òóäà íèçêî÷àñòîòíîé ìîäóëÿöèè â ýòèõ èçìåðå-
íèÿõ Vω1 = 0,35 ì áûëà íà ïîðÿäîê ìåíüøå
ïîëóøèðèíû îñîáåííîñòè â ÌÊ ñïåêòðå ïðè ýíåð-
ãèÿõ eV ∼ 2 ìýÂ. Ñëåäîâàòåëüíî, ìîæíî ïðåíå-
áðå÷ü ìîäóëÿöèîííûì óøèðåíèåì ñïåêòðàëüíîé
îñîáåííîñòè è ïîëàãàòü, ÷òî êðèâàÿ 1 íà ðèñóíêå
ïðåäñòàâëÿåò ñïåêòðàëüíóþ ëèíèþ ñ åñòåñòâåííîé
øèðèíîé.
Ïðè ïðîâåäåíèè èçìåðåíèé ýòîãî êîíòàêòà íà
âûñîêèõ ÷àñòîòàõ îêàçàëîñü, ÷òî äëÿ óâåðåííîé è
òî÷íîé ðåãèñòðàöèè èçëó÷åíèÿ ÌÊ íà âòîðîé ãàð-
ìîíèêå íåîáõîäèìî îáëó÷àòü êîíòàêò ïðè çíà÷è-
òåëüíî óâåëè÷åííîì óðîâíå ìîùíîñòè ÑÂ× íàêà÷-
Ðèñ. 1. Ìèêðîêîíòàêòíûå ñïåêòðû Ni59Nb41 , èçìåðåííûå íà
çâóêîâîé (3726 Ãö) ÷àñòîòå áåç ÑÂ× îáëó÷åíèÿ (1) è ïîä îá-
ëó÷åíèåì íàêà÷êè P0 : 2,4⋅10−5 Âò (2) è 5,5⋅10−5 Âò (3). Ñèì-
âîëàìè ïîêàçàíû çíà÷åíèÿ, ðàññ÷èòàííûå ïî ôîðìóëå (2),
äëÿ àìïëèòóäû íèçêî÷àñòîòíîé ìîäóëÿöèè Vω1 : 2,6 (❐ ) è
4,7 ì (❍ ). Ñîïðîòèâëåíèå êîíòàêòà R = 28 Îì.
Î. Ï. Áàëêàøèí, È. Ê. ßíñîí, À. Õàëáðèòòåð, Ã. Ìèõàëè
1388 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåpàòóp, 2001, ò. 27, ¹ 12
êè. Òàêàÿ íåîáõîäèìîñòü ñâÿçàíà ñ òåì, ÷òî â
îòëè÷èå îò íèçêî÷àñòîòíîé öåïè êîýôôèöèåíò
ñâÿçè êîíòàêòà ñ âîëíîâîäîì ñóùåñòâåííî ìåíüøå
åäèíèöû, è ëèøü íåçíà÷èòåëüíàÿ äîëÿ Â× èçëó-
÷åíèÿ êîíòàêòà ðåãèñòðèðóåòñÿ ïðèåìíèêîì. Ïðè-
÷èíîé ðàññîãëàñîâàíèÿ ìîãóò áûòü îòâåðñòèÿ â
ñòåíêàõ âîëíîâîäà ñ ïðîõîäÿùèìè ÷åðåç íèõ
ýëåêòðîäàìè, êîòîðûå ñëóæàò àíòåííàìè äëÿ âû-
âîäà èçëó÷åíèÿ íàðóæó èç âîëíîâîäà. Êðîìå òî-
ãî, ñëåäóåò ó÷åñòü, ÷òî íåêîòîðàÿ ÷àñòü èçëó÷åíèÿ
êîíòàêòà îòðàæàåòñÿ îò íåðåãóëÿðíîñòåé âîëíî-
âîäíîãî òðàêòà è íå ôèêñèðóåòñÿ ïðèåìíèêîì.
Íåèçáåæíîå ïî óêàçàííîé ïðè÷èíå óâåëè÷åíèå
ìîùíîñòè Â× íàêà÷êè ïðèâîäèëî ê ðàçìûòèþ
ðåãèñòðèðóåìîé ñïåêòðàëüíîé îñîáåííîñòè è åå
ñìåùåíèþ â ñòîðîíó áîëüøèõ ýíåðãèé. Îöåíêà
âåëè÷èíû êîýôôèöèåíòà ñâÿçè áóäåò äàíà íèæå.
Ñ öåëüþ áîëåå êîððåêòíîãî ñðàâíåíèÿ ðåçóëü-
òàòîâ íèçêî- è âûñîêî÷àñòîòíûõ ýêñïåðèìåíòîâ
íàìè áûëè âûïîëíåíû èçìåðåíèÿ àìïëèòóäû ñèã-
íàëà âòîðîé ãàðìîíèêè íà íèçêîé ÷àñòîòå ïðè
îáëó÷åíèè êîíòàêòà ïðè òåõ æå óðîâíÿõ Â× íà-
êà÷êè, äëÿ êîòîðûõ âïîñëåäñòâèè ðåãèñòðèðîâà-
ëèñü àìïëèòóäû âòîðîé ãàðìîíèêè íà âûñîêîé
÷àñòîòå. Íà ðèñ. 1 ñïëîøíûìè ëèíèÿìè 2 è 3 ïî-
êàçàíû äâå íèçêî÷àñòîòíûå çàâèñèìîñòè V2ω1(eV0),
èçìåðåííûå ïðè ìèêðîâîëíîâîì îáëó÷åíèè êîí-
òàêòà íà ÷àñòîòå 4,75 ÃÃö äëÿ äâóõ çíà÷åíèé Â×
ìîùíîñòè P0 : 2,4⋅10−5 (2) è 5,5⋅10−5 (3) Âò. Íà
ðèñóíêå õîðîøî ïðîñëåæèâàåòñÿ óìåíüøåíèå
àìïëèòóäû è óøèðåíèå îñîáåííîñòè ÌÊ ñïåêòðà
ïðè ðîñòå ìîùíîñòè Â× îáëó÷åíèÿ.
Âåëè÷èíó ïåðåìåííîãî íàïðÿæåíèÿ Vω2 , íà-
âåäåííîãî íà êîíòàêòå Â× èçëó÷åíèåì, ìîæíî
îöåíèòü, ñðàâíèâàÿ ýêñïåðèìåíòàëüíûå êðèâûå ñ
ðàñ÷åòíûìè çàâèñèìîñòÿìè ìîäóëÿöèîííîãî ðàç-
ìûòèÿ èç òåîðèè ÌÊ ñïåêòðîñêîïèè, ïîäáèðàÿ
ïðè ýòîì îïòèìàëüíûå çíà÷åíèÿ àìïëèòóäû ìîäó-
ëÿöèè. Ñîîòâåòñòâóþùèå ðàñ÷åòû ïðîâîäèëèñü ïî
ôîðìóëå
F ′′(V0) = ∫
−V
ω
V
ω
f ′′ (V0 + vω) Φ(vω) dvω , (2)
ãäå f ′′ — èñòèííàÿ âòîðàÿ ïðîèçâîäíàÿ ÂÀÕ;
F ′′ — âòîðàÿ ïðîèçâîäíàÿ ïðè êîíå÷íîé âåëè÷è-
íå àìïëèòóäû ìîäóëÿöèè Vω ; V0 — ïîñòîÿííîå,
à vω — ïåðåìåííîå íàïðÿæåíèå íà êîíòàêòå.
Ôóíêöèÿ ìîäóëÿöèîííîãî ðàçìûòèÿ Φ(vω) çàäàåò-
ñÿ âûðàæåíèåì
Φ(vω) =
8
3π
1
vω
4 (Vω
2 − vω
2 ) . (3)
Ðåçóëüòàòû ðàñ÷åòà äëÿ äâóõ çíà÷åíèé àìïëè-
òóäû ìîäóëÿöèè Vω (2,6 è 4,7 ìÂ) ïîêàçàíû
ñèìâîëàìè íà ðèñ. 1 è õîðîøî ñîâïàäàþò ñ ýêñïå-
ðèìåíòàëüíûìè êðèâûìè 2 è 3.
Çíàÿ âåëè÷èíó ìîùíîñòè íàêà÷êè è àìïëèòóäó
íàâåäåííîãî íà êîíòàêò ïåðåìåííîãî íàïðÿæåíèÿ,
ìîæíî îöåíèòü êîýôôèöèåíò ñâÿçè êîíòàêòà ñ
êîàêñèàëüíîé ëèíèåé. Ñðåäíÿÿ ìîùíîñòü, ïîãëî-
ùåííàÿ êîíòàêòîì ïðè 100% ñâÿçè ñ ïåðåäàþùåé
ëèíèåé, îïðåäåëÿåòñÿ êàê P0 = Vω2
2 /2R, ãäå Vω2
— âåëè÷èíà ïåðåìåííîãî íàïðÿæåíèÿ, èíäóöèðî-
âàííîãî Â× ïîëåì; R — ñîïðîòèâëåíèå êîíòàêòà.
Èñïîëüçóÿ ýêñïåðèìåíòàëüíûå ïàðàìåòðû äëÿ
äàííîãî êîíòàêòà è ýôôåêòèâíûå ðàñ÷åòíûå âåëè-
÷èíû Vω, ïîëó÷aeì çíà÷åíèå êîýôôèöèåíòà ñâÿçè
êîíòàêòà ñ êîàêñèàëüíîé ëèíèåé îêîëî 6%.
Íà ðèñ. 2 ïîêàçàíû íàïðÿæåíèÿ âòîðûõ ãàðìî-
íèê ïðè íèçêî÷àñòîòíîé (ñïëîøíûå êðèâûå 1, 2)
è ìèêðîâîëíîâîé (øòðèõîâûå êðèâûå 3, 4) ìîäó-
ëÿöèè äëÿ äâóõ óðîâíåé ìîùíîñòè Â× íàêà÷êè*.
Ýòè íàïðÿæåíèÿ ðàññ÷èòûâàëèñü ïî ôîðìóëå
Prf = V2ω2
2 /2R èç ýêñïåðèìåíòàëüíûõ çàâèñèìîñ-
òåé P2ω2(eV) âûõîäíîãî ñèãíàëà Â× ïðèåìíèêà îò
ñìåùåíèÿ íà êîíòàêòå (ñì. âñòàâêó íà ðèñ. 2).
Âåëè÷èíà ïîãðåøíîñòè èçìåðåíèÿ Â× ìîùíîñòè,
èçîáðàæåííàÿ íà âñòàâêå, îïðåäåëåíà ïî øèðèíå
øóìîâîé äîðîæêè íà âûõîäå ïðèåìíèêà. Åùå ðàç
ïîä÷åðêíåì, ÷òî íèçêî÷àñòîòíûå çàâèñèìîñòè èç-
ìåðåíû ïðè òîé æå ìîùíîñòè íàêà÷êè, äëÿ êî-
òîðîé ðåãèñòðèðîâàëàñü âòîðàÿ ÑÂ× ãàðìîíèêà.
Ïóíêòèðíûìè ëèíèÿìè íà ðèñ. 2 ïîêàçàíû ýìïè-
ðè÷åñêèå çàâèñèìîñòè ôîíîâîãî ñèãíàëà, êîòîðûå
ñïåöèàëüíî ïîäîáðàíû äëÿ ñîâïàäåíèÿ ñ ýêñïåðè-
ìåíòàëüíûìè êðèâûìè â îáëàñòè áîëüøèõ ýíåð-
ãèé. Êàê âèäíî íà ðèñóíêå, ýíåðãåòè÷åñêèå çàâè-
ñèìîñòè íàïðÿæåíèé âòîðûõ ãàðìîíèê V2ω(eV) äëÿ
íèçêèõ è âûñîêèõ ÷àñòîò ïðàêòè÷åñêè ñîâïàäàþò
ïî ôîðìå è èíòåíñèâíîñòè. Òàêîå ïîäîáèå çàâèñè-
ìîñòåé ïîçâîëÿåò çàêëþ÷èòü, ÷òî ðåëàêñàöèîííûå
ïðîöåññû, ïðîèñõîäÿùèå â ìèêðîêîíòàêòå ïðè
âçàèìîäåéñòâèè ýëåêòðîíîâ ñ ÄÓÑ, îñóùåñòâëÿ-
þòñÿ äîñòàòî÷íî áûñòðî äàæå íà ÷àñòîòå 9,5 ÃÃö è
îáëàäàþò õàðàêòåðíûì âðåìåíåì ðåëàêñàöèè
τ << 10−10 c.
* Â× çàâèñèìîñòè óìíîæàëèñü íà ìàñøòàáíûå êîýôôèöèåíòû 0,55 è 0,24, ÷òîáû ïîäîãíàòü èõ ê Í× êðèâûì â ýêñòðåìàëüíûõ
òî÷êàõ ïðè ñìåùåíèÿõ +2,5 è +3,5 ìý äëÿ çàâèñèìîñòåé 3 è 4 ñîîòâåòñòâåííî.
Ãåíåðàöèÿ âòîðîé ÑÂ× ãàðìîíèêè è ÌÊ ñïåêòðîñêîïèÿ ìåòàëëè÷åñêèõ ñòåêîë Ni–Nb
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåpàòóp, 2001, ò. 27, ¹ 12 1389
Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî óðîâåíü ôîíîâîãî ñèãíà-
ëà ïî÷òè âäâîå ïîíèæàåòñÿ ïðè èçìåðåíèè íà Â×.
Ýòî íå ìîæåò áûòü ñâÿçàíî ñ òåïëîâûìè ýôôåêòà-
ìè, òàê êàê íå íàáëþäàåòñÿ çàâèñèìîñòè ôîíà îò
íàïðÿæåíèÿ ñìåùåíèÿ. Ñíèæåíèå óðîâíÿ ôîíà â
Â× èçìåðåíèÿõ ñâèäåòåëüñòâóåò î ïðèñóòñòâèè â
êîíòàêòå ìåäëåííîãî ìåõàíèçìà ðåëàêñàöèè. Òà-
êèì ïðîöåññîì ìîæåò áûòü ðåëàêñàöèÿ àñèììåò-
ðè÷íûõ ÄÓÑ, ðàññìîòðåííàÿ â ðàáîòå [8]. Ïðè
Â× èçìåðåíèÿõ íà ÷àñòîòàõ ωτ >> 1 ýòîò ìåõà-
íèçì, åñòåñòâåííî, íå áóäåò äàâàòü âêëàäà â èçìå-
ðÿåìûé ñèãíàë.
Íà ðèñ. 3 ïðåäñòàâëåíû çàâèñèìîñòè âêëàäà â
äèôôåðåíöèàëüíîå ñîïðîòèâëåíèå ìèêðîêîíòàêòà
ïðîöåññîâ ðàññåÿíèÿ ýëåêòðîíîâ íà ÄÓÑ. Çàâèñè-
ìîñòè ïîëó÷åíû ïóòåì ÷èñëåííîãî èíòåãðèðîâà-
íèÿ êðèâûõ 1 è 3 íà ðèñ. 2 ïîñëå âû÷èòàíèÿ
ôîíîâîãî ñèãíàëà. Îòäåëüíûìè ñèìâîëàìè ïîêà-
çàíà ôóíêöèîíàëüíàÿ çàâèñèìîñòü ñîïðîòèâëåíèÿ
R∗ (eV) ∝ A − B ln
eV
δ
2
+ 1
A, B = const , (4)
ðàññ÷èòàííàÿ äëÿ äàííîãî êîíòàêòà. Òàêîé âèä
çàâèñèìîñòè ñîïðîòèâëåíèÿ îò ýíåðãèè (òåìïåðà-
òóðû) õàðàêòåðåí äëÿ ìåòàëëè÷åñêèõ ñòåêîë
[2,15]. Õîðîøåå ñîîòâåòñòâèå ìåæäó ýêñïåðè-
ìåíòàëüíûìè êðèâûìè íà ðèñ. 3 è ðàñ÷åòíîé çà-
âèñèìîñòüþ òèïà R(eV) ∝ − ln (eV) ïîçâîëÿåò
îäíîçíà÷íî èäåíòèôèöèðîâàòü îñîáåííîñòü ñî-
ïðîòèâëåíèÿ ïðè ìàëûõ ñìåùåíèÿõ íà êîíòàêòå ñ
ïðîÿâëåíèåì ïðîöåññà ðàññåÿíèÿ ýëåêòðîíîâ íà
äâóõóðîâíåâûõ ñèñòåìàõ.
Âàæíî ïðîàíàëèçèðîâàòü âëèÿíèå âîçìîæíîãî
íàãðåâà êîíòàêòà ïîä äåéñòâèåì òðàíñïîðòíîãî
òîêà è Â× îáëó÷åíèÿ íà èçìåðÿåìûå õàðàêòåðèñ-
òèêè ïðè âûñîêî÷àñòîòíûõ èçìåðåíèÿõ. Êàê áûëî
ýêñïåðèìåíòàëüíî óñòàíîâëåíî â ðàáîòå [16], ìèê-
ðîêîíòàêòû èç ÷èñòîãî íèêåëÿ Ni–Ni äèàìåòðîì
d ≈ 25 íì èìåþò õàðàêòåðíóþ ÷àñòîòó òåïëîâîé
ðåëàêñàöèè ωT/2π ∼ 109 Ãö. Ñëåäîâàòåëüíî, ÷àñ-
òîòà òåïëîâîé ðåëàêñàöèè ωT ìîæåò áûòü îöåíåíà
êàê ∼ 108 Ãö äëÿ êîíòàêòà äèàìåòðîì d ≈ 57 íì
(d = ρ/R [13], ãäå ρ = 160 ìêÎì⋅ñì — óäåëüíîå
ñîïðîòèâëåíèå ìàòåðèàëà [4], à R = 28 Îì —
ñîïðîòèâëåíèå äàííîãî êîíòàêòà) èç ìåòàëëè÷åñ-
êîãî ñòåêëà Ni59Nb41 . Êàê ñëåäóåò èç ïðèâåäåí-
íîé îöåíêè, ÷àñòîòà âòîðîé ãàðìîíèêè ÑÂ× 2ω2 ,
íà êîòîðîé ïðîâîäèëèñü èçìåðåíèÿ, ñóùåñòâåííî
ïðåâîñõîäèò ωT .  ýòîì ñëó÷àå ïðè ω >> ωT
ñèãíàë âòîðîé ãàðìîíèêè äîëæåí èñ÷åçàòü, à àìï-
ëèòóäà ñèãíàëà âèäåîäåòåêòèðîâàíèÿ, ïàäàþùåãî
íà êîíòàêò Â× èçëó÷åíèÿ, äîëæíà áûòü ïðîïîð-
öèîíàëüíà ïåðâîé, à íå âòîðîé ïðîèçâîäíîé ÂÀÕ
Ðèñ. 3. Âêëàä â äèôôåðåíöèàëüíîå ñîïðîòèâëåíèå ìèêðîêîí-
òàêòà, îáóñëîâëåííûé ðàññåÿíèåì ýëåêòðîíîâ íà ÄÓÑ R∗ , èç-
ìåðåííûé íà çâóêîâîé (1) è ÑÂ× (2) ÷àñòîòàõ. Ïóíêòèðíàÿ
êðèâàÿ 3 ðàññ÷èòàíà ïî ôîðìóëå (4).
Ðèñ. 2. Çàâèñèìîñòè îò ýíåðãèè àìïëèòóäû ñèãíàëà âòîðîé
ãàðìîíèêè êîíòàêòà Ni59Nb41 , èçìåðåííûå íà çâóêîâîé
(3726 Ãö) è ìèêðîâîëíîâîé (9,5 ÃÃö) ÷àñòîòàõ. Ðåæèìû èç-
ìåðåíèé: 1 (òîíêàÿ ñïëîøíàÿ ëèíèÿ) — ÷àñòîòà ìîäóëÿöèè
ω1/2π = 1863 Ãö, àìïëèòóäà ìîäóëÿöèè Vω1 = 0,35 ìêÂ, ìîù-
íîñòü ÑÂ× îáëó÷åíèÿ íàêà÷êè P0 = 2,4⋅10−5 Âò; 2 (òîëñòàÿ
ñïëîøíàÿ ëèíèÿ) — ω1/2π = 1863 Ãö, P0 = 5,5⋅10−5 Âò; 3
(òîíêàÿ øòðèõîâàÿ ëèíèÿ) — ÷àñòîòà ìîäóëÿöèè
ω2/2π = 4,75 ÃÃö, P0 = 2,4⋅10−5 Âò; 4 (òîëñòàÿ øòðèõîâàÿ
ëèíèÿ) — ω2/2π = 4,75 ÃÃö, P0 = 5,5⋅10−5 Âò. Ïóíêòèðîì
îáîçíà÷åíû ïîäîáðàííûå ýìïèðè÷åñêè óðîâíè ôîíà äëÿ äâóõ
çíà÷åíèé ìîùíîñòè ÑÂ× íàêà÷êè. Íà âñòàâêå: ýíåðãåòè÷åñ-
êèå çàâèñèìîñòè âûõîäíîãî ñèãíàëà ÑÂ× ïðèåìíèêà äëÿ
äâóõ óðîâíåé ìîùíîñòè íàêà÷êè P0 : 2,4⋅10−5 Âò (1) è
5,5⋅10−5 Âò (2). Âåëè÷èíà ïîãðåøíîñòè ïîêàçûâàåò øèðèíó
øóìîâîé äîðîæêè íà âûõîäå ÑÂ× ïðèåìíèêà. Ñîïðîòèâëå-
íèå ìèêðîêîíòàêòà R = 28 Îì.
Î. Ï. Áàëêàøèí, È. Ê. ßíñîí, À. Õàëáðèòòåð, Ã. Ìèõàëè
1390 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåpàòóp, 2001, ò. 27, ¹ 12
[16]. Â ïðîòèâîïîëîæíîñòü ýòîìó, êàê ñëåäóåò èç
êðèâûõ íà ðèñ. 2, âèä èçìåðåííûõ çàâèñèìîñòåé
V2ω2(eV) ïðàêòè÷åñêè ñîâïàäàåò ïðè íèçêî÷àñòîò-
íûõ è Â× èçìåðåíèÿõ, ÷òî ñâèäåòåëüñòâóåò îá
îòñóòñòâèè íàãðåâà êîíòàêòà â íàøèõ ýêñïåðèìåíòàõ.
Äëÿ îöåíêè êîýôôèöèåíòà ñîãëàñîâàíèÿ êîíòàê-
òà ñ âîëíîâîäîì è Â× ïðèåìíèêîì ââåäåì âåëè÷è-
íó íåëèíåéíîñòè ÂÀÕ: S = (d2V/dI2)/(dV/dI)2
èëè, ïåðåõîäÿ ê íàïðÿæåíèÿì ñîîòâåòñòâóþùèõ
ãàðìîíèê [13], S = 2 √2 V2ω/Vω
2 . Ïðè íèçêî÷àñ-
òîòíîé ìîäóëÿöèè âåëè÷èíà íåëèíåéíîñòè â ýêñ-
òðåìàëüíûõ òî÷êàõ ïðè eV ∼ 2 ìý (ðèñ. 1) îöå-
íåíà êàê S = 10 B−1 äëÿ èññëåäîâàííîãî êîíòàêòà
â îòñóòñòâèå Â× îáëó÷åíèÿ íàêà÷êè. Ïî ìåðå
ðîñòà èíòåíñèâíîñòè îáëó÷åíèÿ çíà÷åíèÿ S óìåíü-
øàþòñÿ è ñîñòàâëÿþò 8,5 è 6,7 B−1 äëÿ äâóõ
èñïîëüçîâàííûõ â ýêñïåðèìåíòàõ óðîâíåé ìîù-
íîñòè. Ïîëó÷åííûå âåëè÷èíû S áëèçêè ê çíà÷åíè-
ÿì äëÿ ìèêðîêîíòàêòîâ èç ÷èñòûõ ìåòàëëîâ [17].
Îáùèé âèä çàâèñèìîñòåé àìïëèòóä ïåðâîé è âòî-
ðîé ãàðìîíèê ìåíÿåòñÿ íåçíà÷èòåëüíî ïðè Â×
èçìåðåíèÿõ (ñì. ðèñ. 2, 3), ïîýòîìó ìîæíî ïîëà-
ãàòü, ÷òî S = 8,5 è 6,7 B−1 è íà âûñîêèõ ÷àñòîòàõ.
Òîãäà, èñïîëüçóÿ ðàññ÷èòàííûå âûøå çíà÷åíèÿ
Vω è ýêñïåðèìåíòàëüíûå äàííûå V2ω2(eV),
ìîæíî îöåíèòü îòíîøåíèå ýêñïåðèìåíòàëüíûõ è
ðàññ÷èòàííûõ àìïëèòóä âòîðîé ÑÂ× ãàðìîíèêè.
Ýòî îòíîøåíèå îêàçàëîñü ∼ 0,07, ò.å. êîýôôèöè-
åíò ñâÿçè êîíòàêòà ñ âîëíîâîäíûì òðàêòîì èìååò
âåëè÷èíó îêîëî 7%. Àëüòåðíàòèâíàÿ îöåíêà ñ
èñïîëüçîâàíèåì âûðàæåíèÿ (1), ýêñïåðèìåíòàëü-
íûõ ðåçóëüòàòîâ íà ðèñ. 1, 2 è àìïëèòóä Í× è Â×
ìîäóëÿöèé äàåò çíà÷åíèå êîýôôèöèåíòà ñâÿçè 5%.
Ñòîëü ñëàáàÿ ñâÿçü êîíòàêòà ñ Â× ïðèåìíèêîì
îïðàâäûâàåò íåîáõîäèìîñòü ïðèìåíåíèÿ îòíîñè-
òåëüíî áîëüøèõ ìîùíîñòåé íàêà÷êè â íàøèõ ýêñ-
ïåðèìåíòàõ ïðè ðåãèñòðàöèè ñèãíàëîâ âòîðîé
ÑÂ× ãàðìîíèêè. Ïðè ýòîì, êàê áûëî óñòàíîâëåíî
â ñïåöèàëüíîì ýêñïåðèìåíòå, ñ óâåëè÷åíèåì ìîù-
íîñòè íàêà÷êè îáùèå ÷åðòû çàâèñèìîñòè âûõîä-
íîãî ñèãíàëà Â× ïðèåìíèêà îò ýíåðãèè ñîõðà-
íÿëèñü (ñì. ðèñ. 4). Ëèøü ïðè î÷åíü áîëüøèõ
óðîâíÿõ ìîùíîñòè ïðîÿâëÿëàñü íåêîòîðàÿ àñèì-
ìåòðèÿ ñèãíàëà (äâå âåðõíèå êðèâûå íà ðèñ. 4),
ïî-âèäèìîìó, îáóñëîâëåííàÿ âêëàäîì îò íåëèíåé-
íûõ ïðîöåññîâ â ìàññèâíûõ ýëåêòðîäàõ, îáëàäàþ-
ùèõ áîëüøèì óäåëüíûì ñîïðîòèâëåíèåì, è èõ
íåñèììåòðè÷íûì ðàñïîëîæåíèåì â Â× ïîëå. Ðåç-
êîå óìåíüøåíèå àìïëèòóäû ïðè áîëüøèõ ñìåùå-
íèÿõ (ïîêàçàíî ñòðåëêàìè íà ðèñóíêå) îáóñëîâ-
ëåíî âûêëþ÷åíèåì Â× îáëó÷åíèÿ äëÿ òî÷íîé
ôèêñàöèè íóëåâîãî óðîâíÿ ñèãíàëà.
Ìèêðîêîíòàêòû Ni44Nb56
Ýêñïåðèìåíòàëüíûå ðåçóëüòàòû äëÿ áîëüøèí-
ñòâà èññëåäîâàííûõ êîíòàêòîâ èç ìåòàëëè÷åñêîãî
ñòåêëà äàííîãî ñîñòàâà áûëè ïîäîáíû äàííûì,
ïðåäñòàâëåííûì ðàíåå äëÿ Ni59Nb41 . Çàâèñèìîñ-
òè äëÿ îäíîãî èç êîíòàêòîâ ñ ñîïðîòèâëåíèåì
R = 11 Îì ïîêàçàíû íà ðèñ. 5. Íåëèíåéíîñòü
ÂÀÕ äàííîãî êîíòàêòà áûëà ìåíüøå, ÷åì äëÿ
îáðàçöîâ íà ðèñ. 1–3, ïîýòîìó êðèâûå íà ðèñ. 5
èçìåðåíû ïðè áîëüøåì óðîâíå, êàê íèçêî÷àñòîò-
íîé ìîäóëÿöèè, òàê è ìîùíîñòè Â× íàêà÷êè. Âñå
òðè ýêñïåðèìåíòàëüíûå çàâèñèìîñòè V2ω1(eV),
Vd(eV), V2ω2(eV) ïîëó÷åíû ïðè îäèíàêîâîé ìîù-
íîñòè Â× íàêà÷êè P0 = 10−4 Âò. Âûñîêî÷àñòîòíûå
êðèâûå äëÿ ñèãíàëà âèäåîäåòåêòèðîâàíèÿ Vd(eV)
Ðèñ. 4. Çàâèñèìîñòè àìïëèòóäû âûõîäíîãî ñèãíàëà Â× ïðè-
åìíèêà îò ñìåùåíèÿ íà êîíòàêòå ïðè ðàçëè÷íûõ ìîùíîñòÿõ
íàêà÷êè P0 , 10
−5 Âò: 2,5 (1); 7,1 (2); 16 (3); 45 (4). Ñîïðî-
òèâëåíèå êîíòàêòà R = 26 Îì.
Ðèñ. 5. Ýíåðãåòè÷åñêèå çàâèñèìîñòè àìïëèòóä âòîðîé ãàðìî-
íèêè (êðèâûå 1, 3) è ñèãíàëà âèäåîäåòåêòèðîâàíèÿ (2), èçìå-
ðåííûå íà çâóêîâîé (1) è ìèêðîâîëíîâîé ÷àñòîòàõ (2, 3) äëÿ
ìèêðîêîíòàêòà Ni44Nb56 . Ýêñïåðèìåíò âûïîëíåí ïðè
Vω1 = 0,6 ìÂ, P0 = 10−4 Âò è R = 11 Îì.
Ãåíåðàöèÿ âòîðîé ÑÂ× ãàðìîíèêè è ÌÊ ñïåêòðîñêîïèÿ ìåòàëëè÷åñêèõ ñòåêîë Ni–Nb
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåpàòóp, 2001, ò. 27, ¹ 12 1391
è íàïðÿæåíèÿ âòîðîé ÑÂ× ãàðìîíèêè V2ω2(eV)
ïîäáîðîì ìàñøòàáíîãî êîýôôèöèåíòà ñîâìåùåíû
ñ Í× çàâèñèìîñòüþ â ìàêñèìóìå ïðè eV ∼ 4,4 ìýÂ.
Íà ðèñ. 5 íàáëþäàåòñÿ çàìåòíîå ðàçëè÷èå àìïëè-
òóä ñèãíàëîâ â îáëàñòè ôîíà ïðè áîëüøèõ ýíåðãè-
ÿõ. Ïðè÷åì ýòî ðàçëè÷èå ìîíîòîííî óâåëè÷èâàåò-
ñÿ ñ ðîñòîì ñìåùåíèÿ íà êîíòàêòå, ïî êðàéíåé
ìåðå, äî eV ∼ 25 ìý äëÿ äâóõ Â× êðèâûõ. Äëÿ
îáúÿñíåíèÿ òàêîãî ðàçëè÷èÿ àìïëèòóä ñèãíàëîâ
ìîæíî ïðåäïîëîæèòü, ÷òî â êîíòàêòå íàõîäÿòñÿ
íå òîëüêî áûñòðûå ÄÓÑ, íî òàêæå è àñèììåòðè÷-
íûå ìåäëåííî ðåëàêñèðóþùèå äâóõóðîâíåâûå ñèñ-
òåìû. Îáùåå êîëè÷åñòâî ÄÓÑ â êîíòàêòå ìîæíî
îöåíèòü êàê N ∼ cd3, ãäå c ∼ 10−2–10−4 íì−3 —
òèïè÷íàÿ êîíöåíòðàöèÿ ÄÓÑ â àìîðôíûõ ìàòåðè-
àëàõ ([6] ñòð. 835). Äëÿ êîíòàêòîâ ñ äèàìåòðàìè
d ∼ 50–100 íì ÷èñëî ÄÓÑ ñîñòàâèò N ∼ 102–104.
Ïîýòîìó ñëåäóåò îæèäàòü, ÷òî íåëèíåéíàÿ ýëåêòðî-
ïðîâîäíîñòü ÌÊ ïðè ìàëûõ ýíåðãèÿõ áóäåò îïðå-
äåëÿòüñÿ ðàññåÿíèåì ýëåêòðîíîâ íà ñòðóêòóðíûõ
äåôåêòàõ ðàçëè÷íîé ïðèðîäû ñ öåëûì íàáîðîì
õàðàêòåðíûõ âðåìåí ðåëàêñàöèè.
Ïî àíàëîãèè ñ Â× îòêëèêîì ãðÿçíûõ êîíòàêòîâ
(òåïëîâîé ðåæèì ÌÊ ñïåêòðîñêîïèè) íà îïòè÷åñ-
êîå èçëó÷åíèå [14] ìîæíî îæèäàòü íàëè÷èÿ äî-
ïîëíèòåëüíîãî êâàçèáîëîìåòðè÷åñêîãî âêëàäà â
ñèãíàë âèäåîäåòåêòèðîâàíèÿ (ðàçíîñòü äâóõ ÂÀÕ,
èçìåðåííûõ ïîä äåéñòâèåì Â× èçëó÷åíèÿ è áåç
îáëó÷åíèÿ) ïðè óñëîâèè ωτ > 1:
Vd(I0) ≡ V(I)
____
− V0(I0) =
=
1
4 √2
d2V
dI2
(I0) iω
2 + I0
∂R
∂Prf
Prf , (5)
ãäå ∂R/∂Prf — ñêîðîñòü èçìåíåíèÿ ñòàöèîíàðíîãî
êâàçèðàâíîâåñíîãî çàïîëíåíèÿ âîçáóæäåííûõ ñî-
ñòîÿíèé ÄÓÑ ïîä âëèÿíèåì îáëó÷åíèÿ. Òàêèì
îáðàçîì, ñèãíàë âèäåîäåòåêòèðîâàíèÿ èìååò äâå
êîìïîíåíòû ðàçëè÷íîé ïðèðîäû. Îäíà èç íèõ
îáóñëîâëåíà âûïðÿìëåíèåì ïåðåìåííîãî Â× òîêà
íà íåëèíåéíîñòè ÂÀÕ, è åå àìïëèòóäà ïðîïîðöè-
îíàëüíà âòîðîé ïðîèçâîäíîé ÂÀÕ. Âòîðàÿ êîì-
ïîíåíòà ñâÿçàíà ñî ñòàöèîíàðíûì çàïîëíåíèåì
âåðõíèõ óðîâíåé ÄÓÑ ïîä Â× îáëó÷åíèåì. Ýòà
íåðàâíîâåñíàÿ çàñåëåííîñòü ñîñòîÿíèé ÄÓÑ âû-
çûâàåò ñòàöèîíàðíîå èçìåíåíèå ñîïðîòèâëåíèÿ
êîíòàêòà. Àìïëèòóäà êâàçèáîëîìåòðè÷åñêîãî
âêëàäà â ñèãíàë (âòîðîå ñëàãàåìîå â óðàâíåíèè
(5)) ëèíåéíî ðàñòåò ñ óâåëè÷åíèåì òðàíñïîðòíîãî
òîêà ÷åðåç êîíòàêò. Ïðè äèíàìè÷åñêèõ èçìåðåíè-
ÿõ V2ω2(eV) ýòîò ñòàöèîíàðíûé âêëàä â îáëàñòè
áîëüøèõ ýíåðãèé ñóùåñòâåííî óìåíüøàåòñÿ, ÷òî è
ïîäòâåðæäàåòñÿ ýêñïåðèìåíòàëüíûìè çàâèñèìîñ-
òÿìè íà ðèñ. 5. Ñëåäóåò çàìåòèòü, ÷òî Í× è Â×
çàâèñèìîñòè íà ðèñ. 5 ñîâìåùàëèñü ïðîèçâîëüíûì
îáðàçîì, êðîìå òîãî, ïðîèñõîæäåíèå è èíòåíñèâ-
íîñòü ôîíà â ñèãíàëå âèäåîäåòåêòèðîâàíèÿ äî
êîíöà íå âûÿñíåíû. Ïîýòîìó íåîáõîäèìû äàëü-
íåéøèå ýêñïåðèìåíòàëüíûå èññëåäîâàíèÿ íà ðàç-
ëè÷íûõ ìàòåðèàëàõ â ðàçëè÷íûõ äèàïàçîíàõ ÷àñ-
òîò. Ïðèíöèïèàëüíî âàæíîå çíà÷åíèå èìååò è
òåîðåòè÷åñêèé àíàëèç äèíàìèêè ðàññåÿíèÿ ýëåê-
òðîíîâ íà ÄÓÑ â ìèêðîêîíòàêòàõ, êàê, íàïðèìåð,
ýòî ïðîäåëàíî äëÿ ýëåêòðîí-ôîíîííîãî âçàèìî-
äåéñòâèÿ â ðàáîòàõ [18,19].
Äëÿ íåêîòîðûõ êîíòàêòîâ Ni44Nb56 âáëèçè íó-
ëåâûõ ñìåùåíèé íàáëþäàëñÿ íåáîëüøîé ìèíèìóì
ñîïðîòèâëåíèÿ, êàê ïðè íèçêî÷àñòîòíûõ, òàê è
Â× èçìåðåíèÿõ (ðèñ. 6). Ìàñøòàá âûñîêî÷àñòîò-
íûõ êðèâûõ Vd(eV) è V2ω2(eV) äëÿ 9,5 ÃÃö íà
ðèñ. 6 èçìåíåí òàêèì îáðàçîì, ÷òîáû îíè ñîâïàëè
ñ Í× êðèâîé 1 äëÿ 3,7 êÃö â îáëàñòè áîëüøèõ
ýíåðãèé eV > 20 ìýÂ. Íàïðÿæåíèe âòîðîé ãàðìî-
íèêè íà çâóêîâîé ÷àñòîòå çàðåãèñòðèðîâàío â îò-
ñóòñòâèe Â× íàêà÷êè. Âûñîêî÷àñòîòíûå êðèâûå 2,
3 â îñíîâíîì ïîâòîðÿþò Í× çàâèñèìîñòü (1) çà
èñêëþ÷åíèåì íåêîòîðîãî ðàçìûòèÿ ñèíãóëÿðíîñ-
òåé èç-çà Â× îáëó÷åíèÿ. Ïîëíîå ïîäîáèå íèçêî- è
âûñîêî÷àñòîòíûõ êðèâûõ ïîçâîëÿåò èñêëþ÷èòü
âîçìîæíûå òåïëîâûå ýôôåêòû â ÌÊ ïîä äåéñòâè-
åì òðàíñïîðòíîãî òîêà è Â× îáëó÷åíèÿ. Çàâèñè-
ìîñòè äèôôåðåíöèàëüíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ ýòîãî
êîíòàêòà îò ýíåðãèè, ðàññ÷èòàííûå ÷èñëåííûì
èíòåãðèðîâàíèåì äàííûõ íà ðèñ. 6, ïðåäñòàâëåíû
íà ðèñ. 7. Ìèíèìóì ñîïðîòèâëåíèÿ ïðè eV → 0
íà ôîíå øèðîêîãî ìàêñèìóìà íàáëþäàåòñÿ íà
âñåõ òðåõ êðèâûõ. Ïðèðîäà ýòîãî ìèíèìóìà
ìîæåò áûòü ñâÿçàíà ñ îñòàòî÷íîé ñâåðõïðîâîäè-
ìîñòüþ â íåêîòîðîì îáúåìå êîíòàêòà ïðè òåìïåðà-
Ðèñ. 6. Àìïëèòóäà âòîðîé ãàðìîíèêè (1, 3) è ñèãíàëà âèäåî-
îòêëèêà (2) äëÿ êîíòàêòà Ni44Nb56 ñ îñòàòî÷íîé ñâåðõïðîâî-
äèìîñòüþ ïðè èçìåðåíèè íà ÷àñòîòàõ: 3726 Ãö (1), 4,75 ÃÃö
(2), 9,5 ÃÃö (3).
Î. Ï. Áàëêàøèí, È. Ê. ßíñîí, À. Õàëáðèòòåð, Ã. Ìèõàëè
1392 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåpàòóp, 2001, ò. 27, ¹ 12
òóðå èçìåðåíèé T/Tc = 2,3 (òåìïåðàòóðà ïåðåõîäà
Ni44Nb56 â ñâåðõïðîâîäÿùåå ñîñòîÿíèå 1,8 Ê [4]).
Êàê õîðîøî èçâåñòíî [20], ñâåðõïðîâîäÿùèå
ôëóêòóàöèè ïàðàìåòðà ïîðÿäêà ëåãêî íàáëþäàþò-
ñÿ â ìåòàëëè÷åñêèõ ñòåêëàõ äî òåìïåðàòóð â íå-
ñêîëüêî ðàç ïðåâûøàþùèõ Tc . Ýòî ñâÿçàíî ñ
ìàëîé äëèíîé êîãåðåíòíîñòè ξ , à ñëåäîâàòåëüíî,
ñ ìàëîñòüþ õàðàêòåðíîãî îáúåìà ôëóêòóàöèé ñâî-
áîäíîé ýíåðãèè â äàííûõ ìàòåðèàëàõ è èõ áîëüøèì
óäåëüíûì ñîïðîòèâëåíèåì â íîðìàëüíîì ñîñòîÿ-
íèè. Êðîìå òîãî, ñâåðõïðîâîäÿùèå ôëóêòóàöèè
äîëæíû ñèëüíåå ïðîÿâëÿòüñÿ â ìèêðîêîíòàêòíîé
ãåîìåòðèè ïî ñðàâíåíèþ ñ ìàññèâíûì îáðàçöîì.
Ñâåðõïðîâîäèìîñòü íåáîëüøîé ÷àñòè îáúåìà êîí-
òàêòà ∼ ξ3 è âûçûâàåò ïîÿâëåíèå ìèíèìóìà ñî-
ïðîòèâëåíèÿ íà êðèâîé R(eV) ïðè eV → 0, êàê
ïîêàçàíî íà ðèñ. 7. Çíà÷åíèå îòíîøåíèÿ (ξ/d)3
äëÿ äàííîãî êîíòàêòà ñîñòàâëÿåò âåëè÷èíó ∼ 10−2,
÷òî ñðàâíèìî ñ óìåíüøåíèåì åãî ñîïðîòèâëåíèÿ,
èçîáðàæåííîì íà ðèñóíêå*.
Òåìïåðàòóðà ïåðåõîäà Ni59Nb41 â ñâåðõïðîâî-
äÿùåå ñîñòîÿíèå î÷åíü ìàëà, Tc = 0,3 Ê [4], ïîý-
òîìó ìû íå íàáëþäàëè êàêîãî-ëèáî óìåíüøåíèÿ
ñîïðîòèâëåíèÿ êîíòàêòà â îáëàñòè eV → 0 äëÿ
äàííîãî ìàòåðèàëà ïðè òåìïåðàòóðå 4,2 Ê.
Çàêëþ÷åíèå
 íàñòîÿùåé ðàáîòå èññëåäîâàíû íåëèíåéíûå
÷àñòîòíî-çàâèñèìûå îñîáåííîñòè ýëåêòðîïðîâîä-
íîñòè ÌÊ ìåòàëëè÷åñêèõ ñòåêîë. Èçìåðåíû çàâè-
ñèìîñòè îò ýíåðãèè àìïëèòóä âòîðîé ãàðìîíèêè
íà ÷àñòîòàõ 3726 Ãö è 9,5 ÃÃö ïðè íèçêî÷àñòîòíîé
è ìèêðîâîëíîâîé ìîäóëÿöèè äëÿ ìåòàëëè÷åñêèõ
ñòåêîë Ni59Nb41 è Ni44Nb56 . Ðåçóëüòàòû ïðîâå-
äåííûõ ýêñïåðèìåíòîâ ñëóæàò ïðÿìûì äîêàçà-
òåëüñòâîì ïðèñóòñòâèÿ áûñòðûõ ðåëàêñàöèîííûõ
ïðîöåññîâ â êîíòàêòàõ, ïðîâîäèìîñòü êîòîðûõ îï-
ðåäåëÿåòñÿ ðàññåÿíèåì ýëåêòðîíîâ íà äâóõóðîâíå-
âûõ ñèñòåìàõ, õàðàêòåðíûõ äëÿ àìîðôíûõ ìåòàëëîâ.
Êàê ïîêàçàíî â ðàáîòå, ñïåêòðàëüíàÿ îñîáåííîñòü
â ýëåêòðîïðîâîäíîñòè NixNb1−x ìèêðîêîíòàêòîâ
ïðè ìàëûõ ýíåðãèÿõ îñòàåòñÿ ïðàêòè÷åñêè íåèç-
ìåííîé ïðè èçìåðåíèÿõ ñèãíàëà âòîðîé ãàðìîíè-
êè íà ÷àñòîòå 9,5 ÃÃö. Ýòî ñâèäåòåëüñòâóåò î
áûñòðîì ýëåêòðîí-ÄÓÑ ðàññåÿíèè ñ õàðàêòåðíûì
âðåìåíåì τ << 10−10 c.
Îäíàêî îñòàåòñÿ îòêðûòûì âîïðîñ î ìåõàíèçìå
âîçíèêíîâåíèÿ óêàçàííîé îñîáåííîñòè â ÌÊ
ñïåêòðå. Îïèñûâàþòñÿ ëè ïàðàìåòðû ýòîé îñîáåí-
íîñòè, êàê è äèíàìèêà âçàèìîäåéñòâèÿ ýëåêòðî-
íîâ ïðîâîäèìîñòè ñ ÄÓÑ, ìîäåëüþ äâóõêàíàëü-
íîãî íåìàãíèòíîãî êîíäî-ðàññåÿíèÿ èëè êàêèìè-
òî äðóãèìè àëüòåðíàòèâíûìè ìåõàíèçìàìè (ñì.,
íàïðèìåð, ðàáîòû [21,22]) òðåáóåò äàëüíåéøåãî
âûÿñíåíèÿ. Â ïðèíöèïå, âîçìîæíà è èíòåðôå-
ðåíöèÿ ðàçëè÷íûõ ìåõàíèçìîâ ðàññåÿíèÿ. Êðîìå
òîãî, ìîæåò îêàçàòüñÿ ñóùåñòâåííûì è âêëàä îò
âçàèìîäåéñòâèÿ ÄÓÑ ñ ôîíîíàìè, îñîáåííî ïðè
áîëüøèõ ñìåùåíèÿõ íà êîíòàêòå, êîòîðûé îáû÷íî
íå ó÷èòûâàåòñÿ â òåîðèè. Âûÿñíåíèå âñåõ óêàçàí-
íûõ àñïåêòîâ ðåëàêñàöèîííîé äèíàìèêè ÄÓÑ,
íàðÿäó ñ óñòàíîâëåíèåì ïðèðîäû îñòàòî÷íîãî
ôîíà â ýêñïåðèìåíòàõ ïî âèäåîäåòåêòèðîâàíèþ,
òðåáóåò äàëüíåéøèõ ýêñïåðèìåíòîâ ñ ìåòàëëè÷åñ-
êèìè ñòåêëàìè ðàçëè÷íîãî ñîñòàâà è äåòàëüíîãî
òåîðåòè÷åñêîãî àíàëèçà ýëåêòðîïðîâîäíîñòè ìèê-
ðîêîíòàêòîâ èç àìîðôíûõ ìåòàëëîâ.
1. J. L. Black, Glassy Metals I, H. J. Guntherodt and
H. Beck (eds.), Springer-Verlag, New York (1981), p. 167.
2. R. Harris and J. O. Strom-Olsen, Glassy Metals II, H. J.
Guntherodt and H. Beck (eds.), Springer-Verlag, New
York (1981), p. 325.
3. R. J. P. Keijsers, O. I. Shklyarevskii, and H. van Kempen,
Phys. Rev. Lett. 77, 3411 (1996).
4. A. Halbritter, A. Yu. Kolesnihenko, G. Mihaly, O. I.
Shklyarevskii, and H. van Kempen, Phys. Rev. B61, 5846
(2000).
5. A. Zawadowski, Phys. Rev. Lett. 45, 211 (1980).
6. D. L. Cox and A. Zawadowski, Adv. Phys. 47, 599 (1998).
* Äëèíà êîãåðåíòíîñòè ξ = 20 íì áûëà îöåíåíà ïî âåëè÷èíå êðèòè÷åñêîãî ïîëÿ H
c1
= 2 Òë [4], à äèàìåòð êîíòàêòà d = 96 íì
ðàññ÷èòàí èç åãî ñîïðîòèâëåíèÿ [13].
Ðèñ. 7. Äèôôåðåíöèàëüíîå ñîïðîòèâëåíèå êîíòàêòà Ni44Nb56 ,
ðàññ÷èòàííîå ïî äàííûì ðèñ. 5, ïðè ðàçëè÷íûõ ìåòîäàõ èç-
ìåðåíèé. Îáîçíà÷åíèÿ êðèâûõ àíàëîãè÷íû ðèñ. 5.
Ãåíåðàöèÿ âòîðîé ÑÂ× ãàðìîíèêè è ÌÊ ñïåêòðîñêîïèÿ ìåòàëëè÷åñêèõ ñòåêîë Ni–Nb
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåpàòóp, 2001, ò. 27, ¹ 12 1393
7. Â. È. Êîçóá, ÔÒÒ 26, 1955 (1984).
8. Â. È. Êîçóá, È. Î. Êóëèê, ÆÝÒÔ 91, 2243 (1986).
9. O. P. Balkashin, R. J. P. Keijsers, H. van Kempen, Yu. A.
Kolesnichenko, and O. I. Shklyarevskii, Phys. Rev. B58,
1294 (1998).
10. O. P. Balkashin, I. K. Yanson, A. Halbritter, and G. Mi-
haly, Solid State Commun. 118, 623 (2001).
11. J. R. Tucker, IEEE J. Quantum Electron. 15, 1234 (1979).
12. À. Í. Îìåëüÿí÷óê, È. Ã. Òóëóçîâ, ÔÍÒ 9, 284 (1983).
13. È. Ê. ßíñîí, À. Â. Õîòêåâè÷, Àòëàñ ìèêðîêîíòàêòíûõ
ñïåêòðîâ è ýëåêòðîí-ôîíîííîãî âçàèìîäåéñòâèÿ â ìå-
òàëëàõ, Íàóêîâà äóìêà, Êèåâ (1986).
14. Î. Ï. Áàëêàøèí, È. È. Êóëèê, ÔÍÒ 18, 1357 (1992).
15. O. Laborde, A. Ravex, J. C. Lasajunias, and O. Bethoux,
J. Low Temp. Phys. 56, 461 (1984).
16. Î. Ï. Áàëêàøèí, È. Ê. ßíñîí, Â. Ñ. Ñîëîâüåâ, À. Þ.
Êðàñíîãîðîâ, ÆÒÔ 52, 811 (1982).
17. R. W. van der Heijden, PhD Thesis, Nijmegen (1982).
18. È. Î. Êóëèê, ÔÍÒ 11, 516 (1985).
19. Î. Ï. Áàëêàøèí, È. Ê. ßíñîí, Þ. À. Ïèëèïåíêî, ÔÍÒ
13, 222 (1987).
20. W. L. Johnson, Glassy Metals II, H. J. Guntherodt and
H. Beck (eds.), Springer-Verlag, New York (1981), p. 191.
21. V. I. Kozub and A. M. Rudin, Phys. Rev. B55, 259
(1997).
22. I. L. Aleiner, B. L. Altshuler, Y. M. Galperin, and T. A.
Shutenko, Phys. Rev. Lett. 86, 2629 (2001).
RF second-harmonic generation and PC
spectroscopy of Ni–Nb metallic glasses
O. P. Balkashin, I. K. Yanson, A. Halbritter,
and G. Mihaly
The PC spectra (energy dependences of the se-
cond harmonic of modulating current) of metallic
glasses NixNb1−x were measured at audio (3726 Hz)
and microwave (9.5 GHz) frequencies. The dynamic
high-frequency experiments display for the first
time, that the spectral singularity at small energies
caused by electron scattering on two-level systems
(TLS) does exist at RF frequencies. It is the direct
evidence of the existence of a fast relaxation process
with characteristic time τ << 10−10 s in the contacts.
A small contribution from a more sluggish scattering
process takes place as well. It is found that a compo-
nent due to the nonequilibrium steady-state occupa-
ion of the TLS levels is present in the videodetection
signal at microwave irradiation. The efficiency of
point-contact waveguide and RF receiver couplings
is evaluated as aqualing 5–7%. The small minimum
of the resistance at zero-biases observed for some
contacts is connected with the superconducting fluc-
tuations of the order parameter at T ∼ 2,3 Tc .
Î. Ï. Áàëêàøèí, È. Ê. ßíñîí, À. Õàëáðèòòåð, Ã. Ìèõàëè
1394 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåpàòóp, 2001, ò. 27, ¹ 12
|