KIP-Veröffentlichungen

In dieser Arbeit wurde ein mikrostrukturierter Brückenresonator mit einer Resonanzfrequenz von 1GHz entwickelt, um damit dielektrische Messungen zur Untersuchung der Nichtgleichgewichtsdynamik atomarer Tunnelsysteme am Bor-Kronglas N-BK7 durchzuführen. Die Geometrie des Aufbaus erlaubt es, die dielektrische Permittivität zu messen und parallel dazu die Energieaufspaltung der Tunnelsysteme mithilfe eines zusätzlichen unabhängigen elektrischen Vorspannungsfelds zu modifizieren. Messungen mit dem neuen Aufbau zur Leistungs- und Temperaturabhängigkeit der dielektrischen Eigenschaften von N-BK7 zwischen -115dBm und -50dBm und zwischen 11mK und 8K zeigen das erwartete Verhalten und bestätigen die Eignung des Resonators für weiterführende Messungen. Das Anlegen der Vorspannung zur Modifizierung der Energieaufspaltung der Tunnelsysteme erfolgte auf zwei verschiedene Arten, periodisch gepulst und kontinuierlich. In letzterem Modus zeigte sich ein Aufheizen des Aufbaus, weshalb die eigentlichen Messungen im gepulsten Modus durchgeführt wurden. Dabei wurde ein Anstieg des dielektrischen Verlusts mit zunehmender Änderungsrate der Vorspannung beobachtet, sowie eine Konvergenz des Verlusts gegen den aus der Leistungsabhängigkeitsmessung bestimmten Maximalwert bei kleiner Anregungsleistung. Diese Abhängigkeit von der Änderungsrate der Vorspannung konnte erfolgreich mit einer auf Landau-Zener Übergängen basierenden Theorie beschrieben werden.

Non-Equilibrium Dynamics of Two-Level Systems in the Boron-Crown Glass N-BK7 at 1GHz and Low Temperatures

In this thesis, we developed a new microstructured bridge-resonator operating at 1GHz in order to perform dielectric measurements on the boron-crown glass N-BK7. This allows us to investigate the non-equilibrium dynamics of two-level systems. Due to the geometry of the setup, the dielectric permittivity can be recorded while simultaneously modifying the energy splitting of the two-level systems with an independent electric bias field. Temperature and power dependent measurements of the dielectric properties of N-BK7 in the parameter range from -115dBm to -50dBm and 11mK to 8K with the new setup show the expected behavior and confirm the resonator being suitable for further measurements. Two methods to applying the bias field were tested, continuous biasing and pulsed biasing. Since continious biasing led to heating effects within the sample, pulsed biasing was used in the actual experiments. Here we observe an increase of the dielectric loss towards high bias rates which converges towards a maximum value corresponding to the low power loss determined in the power dependence measurement. This bias dependence can be understood in the framework of Landau-Zener transitions.