Niobium thin-film resonators for low-frequency NMR

No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Helsinki University of Technology | Diplomityö
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Date
2000
Major/Subject
Materiaalifysiikka
Mcode
Tfy-44
Degree programme
Language
en
Pages
63
Series
Abstract
Suprajuoksevan helium-3:n järjestysparametrikentän topologisia defektejä voidaan tutkia ydinmagneettisella resonanssilla (NMR). Mittauksissa käytetään rinnakkais-LC resonaattoria ja ne suoritetaan noin 1 MHz taajuudella ja 30 mT magneettikentässä. Kelan impedanssi muuttuu näytteen ollessa resonanssissa. Herkkyyden parantamiseksi resonaattori pyritään valmistamaan vähähäviöisistä komponenteista. Nykyiset resonaattorit kootaan suprajohtavasta langasta ja vähähäviöisistä erikoiskondensaattoreista. Resonaattorien hyvyysluku Q on noin 20,000. Työssä on tutkittu integroituja ohutkalvoresonaattoreita. Suprajohtava lanka on korvattu 200 nm paksulla kuvioidulla niobi filmillä. Eristekalvona on käytetty piidioksidia. Joissain kondensaattoreissa on lisäeristeenä Nb_(2)O_(5). Resonaattoreita valmistettiin sekä pii- että safiirisubstraateille. Substraattien kesken ei havaittu eroja. Tavoitteena oli saavuttaa korkea Q-arvo, parantaa stabiliteettia ja vähentää suprajohteista syntyvää epähomogeenisuutta polarisaatiokenttässä. Resonattoreiden ominaisuuksia testattiin sekä lämpötilan että magneettikentän funktiona. Kelojen Q-arvo on korkea, noin 10[5]. Kondensaattorien Q on noin 10[3] 100mK:ssa ja kasvaa voimakkaasti lämpötilan laskiessa. Dielektrisyysvakiolla on minimi noin 300mK:ssa. Resonaattorit ovat epävakaita muuttuvassa magneettikentässä. Häviötaso kasvaa tietyillä magneettikentän arvoilla. Ilmiö näkyy voimakkaimmin kondensaattoreissa. Matala Q-arvo sekä epävakaa käyttäytyminen magneettikentässä aiheutunee piidioksidieristeestä. Amorfisten aineiden dielektrisyysvakion ja häviöiden on todettu riippuvan lämpötilasta, viritystaajuudesta ja -intensiteetistä sekä sähkö- ja magneettikentistä. Kelojen Q-arvo on hyvä, joten niitä voidaan käyttää erillisten kondensaattorien kanssa. Stabiilisuutta muuttuvassa magneettikentässä joudutaan kuitenkin vielä parantamaan, mikäli keloja sovelletaan NMR mittauksiin.
Description
Supervisor
Salomaa, Martti M.
Keywords
niobium, niobi, resonator, ohutkalvo, thin-film, resonaattori, quality factor, hyvyysluku
Other note
Citation