Динамические модули упругости ниобия при низких температурах: температурные зависимости в нормальном состоянии, влияние сверхпроводящего перехода, дислокационные эффекты

Анотація

Исследованы низкотемпературные упругие свойства кристаллов ниобия различной чистоты и ориентации в нормальном (N) и сверхпроводящем (S) состояниях. Эксперименты выполнены методом составного вибратора на частотах ~ 90 кГц. В температурном интервале 2-12 К получены температурные зависимости модуля Юнга E(T) и модуля сдвига G(T ) в N- и S-состояниях. Установлено, что как температурные зависимости величин отдельных компонент модулей упругости в нормальном состоянии M_N (T), так и зависимости DM_NS(T)= M_N(T) - M_S(T) в ряде случаев имеют особенности (аномалии), которые не удается удовлетворительно объяснить в рамках теоретического описания прямого взаимодействия акустических деформаций кристаллической решетки металла с электронными и фононными возбуждениями. В частности, обнаружено, что для быстроохлажденных образцов существует область температур, в которой наблюдается аномальное увеличение модулей упругости при N-S-переходе. Для интерпретации этих аномалий привлечены представления о резонансном взаимодействии звуковых колебаний с низкоэнергетическими дислокационными возбуждениями. Показано, что они являются следствием суперпозиции низкотемпературной динамической дислокационной релаксации и квазистатического термодинамического изменения электронного вклада в модули упругости при температурах ниже T_c. Полученные данные сопоставлены с известными результатами высокочастотных измерений на частотах 10-30 МГц.