KIP-Veröffentlichungen

Die Tieftemperatureigenschaften amorpher Festkörper werden durch Tunnelsysteme bestimmt und lassen sich qualitativ durch das phänomenologische Standardtunnelmodell gut beschreiben. In früheren dielektrischen Messungen wurden jedoch auch erhebliche Abweichungen von diesem Modell beobachtet. Das Ziel dieser Arbeit bestand darin, experimentelle Erkenntnisse an einem gut bekannten Glas im MHz-Bereich zu gewinnen, da bisherige Experimente auf niedrigere oder höhere Frequenzen konzentriert waren.
Im Rahmen dieser Arbeit wurden die dielektrischen Eigenschaften des Bor-Kronglases N-BK7 im Temperaturbereich zwischen 8 mK und 300 K untersucht. Die Messungen wurden mit einem LC-Parallelschwingkreis durchgeführt. Das Glas diente als Dielektrikum des Kondensators. Die Resonanzfrequenz betrug rund 30 MHz.
Das charakteristische Minimum im Realteil der dielektrischen Permittivität liegt für N-BK7 bei 2,21 K und folgt damit der vom Standardtunnelmodell vorhergesagten Frequenzabhängigkeit. Das Verhältnis der Steigungen unter- und oberhalb des Minimums ergibt sich zu -2:7. Der dielektrische Verlust weist ein Absorptionsmaximum bei 6 K auf. Im Vergleich der Messdaten mit einer angepassten Modellkurve zeigen sich deutliche Abweichungen vom Standardtunnelmodell. Für Temperaturen unter 100 mK hängen die dielektrischen Eigenschaften von der Sendeleistung ab.

The low temperature properties of amorphous solids are governed by tunneling systems. The phenomenological standard tunneling model gives a qualitively good description of those properties. In earlier dielectric measurements, however, considerable deviations from this model were observed. The aim of this thesis was to gain experimental insights into the behaviour of a well-known glass in the range of MHz as previous investigations focused on lower or higher frequencies.
In the frame of this thesis, the dielectric properties of the bor-crown glass N-BK7 were examined in the temperature range between 8 mK and 300 K. The measurements were carried out with a parallel LC circuit. The glass served as a dielectric of the capacitor. The resonance frequency amounted to approximately 30 MHz.
The characteristic minimum of the real part of the dielectric permittivity is found at a temperature of 2.21 K for N-BK7. Its position follows the frequency dependence predicted by the standard tunneling model. The ratio of the slopes below and above the minimum is determined to be -2:7. The dielectric loss exhibits an absorption maximum at 6 K. Comparing the experimental data with numerical calculations, significant deviations from the standard tunneling model become visible. For temperatures below 100 mK the dielectric properties depend on the transmission power.