Микроконтактная спектроскопия релаксационной динамики двухуровневых систем при структурной перестройке металлических стекол Ni-Nb

Abstract

В диапазоне частот 10³-5×10⁹ Гц исследованы микроконтактные спектры (зависимости вторых производных вольт-амперных характеристик от энергии) биметаллических контактов аморфного сплава Ni₅₉Nb41 с серебром. При малых энергиях в микроконтактах из закаленного сплава спектральная особенность, условленная рассеянием электронов проводимости на двухуровневых туннельных системах (ДУС), четко наблюдается в СВЧ диапазоне. Это подтверждает полученный нами ранее для гомоконтактов (O.P.Balkashin et al., Solid StateCommun. 118, 623 (2001)) вывод о наличии в металлических стеклах быстро релаксирующих ДУС с характерной частотой релаксации Г > 10¹¹ Гц. После высокотемпературного отжига аморфного сплава (Т = 800°С в течение 1 ч) и его кристаллизации интенсивность спектральной особенности в области малых напряжений на контакте существенно возросла. Обнаружена резкая частотная дисперсия амплитуды этой особенности вплоть до полного ее исчезновения при измерениях на частотах до ~ 5×10⁹ Гц. Полученные данные свидетельствуют об образовании в отожженных аморфных сплавах Ni-Nb качественно новых медленно релаксирующих ДУС. Оценка характерной частоты релаксации этих ДУС по частотной дисперсии измеряемого сигнала дает значение Г/2p » 0,7×10⁹ Гц. Обсуждаются возможные причины образования двухуровневых систем в микроконтактах.

У діапазоні частот 10³-5×10⁹ Гц досліджено мікроконтактні спектри (залежності других похідних вольт-амперних характеристик від енергії) біметалічних контактів аморфного сплаву Ni₅₉Nb41 зі сріблом. При малих енергіях у мікроконтактах із загартованого сплаву спектральна особливість, обумовлена розсіюванням електронів провідності на дворівневих тунельних системах (ДРС), чітко спостерігається в НВЧ діапазоні. Це підтверджує отриманий нами раніше для гомоконтактів (O.P.Balkashin et al., Solid State Commun. 118, 623 (2001)) висновок про наявність у металевих стеклах швидко релаксуючих ДРС з характерною частотою релаксації Г > 10¹¹ Гц. Після високотемпературного відпалу аморфного сплаву (Т = 800°С в протягом 1 год.) і його кристалізації інтенсивність спектральної особливості в області малих напруг на контакті істотно зросла. Виявлено різку частотну дисперсію амплітуди цієї особливості аж до повного її зникнення при вимірах на частотах до ~ 5×10⁹ Гц. Отримані дані свідчать про утворення у відпалених аморфних сплавах Ni Nb якісно нових повільно релаксуючих ДРС. Оцінка характерної частоти релаксації цих ДРС по частотній дисперсії вимірюваного сигналу дає значення Г/2p » 0,7×10⁹ Гц. Обговорюються можливі причини утворення дворівневих систем у мікроконтактах.

The PC spectra (the energy dependences of the second derivatives of current-voltage characteristics) for bimetal contacts of an amorphous alloy of Ni59Nb41 with silver are studied in a frequency band 10³-5×10⁹ Hz. In the contacts from the quenched alloy the spectral feature at small energies caused by conduction electrons scattering in the two-level tunnel systems (TLS) is clearly seen in a microwave range. This confirms our previous conclusion for homocontacts (O.P.Balkashin et al., Solid State Commun. 118, 623 (2001)) about the availability of fast relaxing TLS with characteristic relaxation frequency Hz > 10¹¹ Hz in metal glasses. After a high temperature annealing of the amorphous alloy (Ò = 800°С 10¹¹Hz for 1 hours) and its crystallization the spectral feature intensity in the region of small biases on the contact increased essentially. A sharp frequency dispersion of the feature amplitude to its complete disappearance is detected in the measurements at frequencies up to ~ 5×10⁹ Hz. The data obtained testify to the formation of qualitatively new slowly relaxing TLS in the annealed amorphous alloys Ni—Nb. The estimation of the characteristic relaxation frequency from the frequency dispersion of the signal measured gives Hz/2p » 0,7×10⁹ Hz. Possible reasons for formation of two-level systems in point contacts are considered.