Các phép đo dao động xoắn và độ dẫn nhiệt trong rắn 4He

Springer Science and Business Media LLC - Tập 169 - Trang 169-179 - 2012
D. E. Zmeev1,2, M. Yu. Brazhnikov1,3, R. Schanen1,2, A. I. Golov1
1School of Physics and Astronomy, The University of Manchester, Manchester, UK
2Department of Physics, Lancaster University, Lancaster, UK
3Institute of Solid State Physics, Russ. Acad. Sci., Moscow, Russia

Tóm tắt

Các mẫu polycrystalline của hcp 4He có thể tích mol 19.5 cm3 với một lượng nhỏ tạp chất 3He đã được trồng trong một thùng hình vòng bằng phương pháp mao quản bị chặn. Ba nồng độ của 3He, x3, đã được nghiên cứu: 4He tinh khiết đồng vị với x3 ước tính ≤10−10, heli ‘chất lượng tốt’ với x3 ∼3×10−7 và một hỗn hợp được chuẩn bị đặc biệt với x3 = 2.5×10−6. Phản ứng của dao động xoắn và độ dẫn nhiệt đã được điều tra trước và sau khi tôi luyện. Nhiệt độ và độ rộng của hiện tượng xoắn gia tăng với sự gia tăng của x3. Việc tôi luyện đã dẫn đến một sự gia tăng chiều dài mean tự do của phonon nhưng thường không có sự thay đổi lớn trong phản ứng của dao động xoắn. Trong khi độ lớn của hiện tượng xoắn và chiều dài mean tự do của phonon có thể rất khác nhau ở các mẫu khác nhau, không có sự tương quan nào được tìm thấy giữa chúng; điều này cho thấy rằng hai thuộc tính này được điều khiển bởi các loại khuyết tật tinh thể khác nhau. Có vẻ hợp lý rằng chiều dài mean tự do của các phonon nhiệt ở ∼200 mK được điều khiển bởi các khuyết tật rung động trong khi độ lớn của sự thay đổi tần số của các dao động xoắn được chi phối bởi các khuyết tật tĩnh như các khuyết tật được giữ cố định và ranh giới hạt.

Từ khóa

#4He #3He #dao động xoắn #độ dẫn nhiệt #khuyết tật tinh thể #phonon

Tài liệu tham khảo

E. Kim, M.H.W. Chan, Science 305, 1941 (2004). E. Kim, M.H.W. Chan, Nature (London) 427, 225 (2004) A.F. Andreev, I.M. Lifshitz, Sov. Phys. JETP 29, 1107 (1969) G.V. Chester, Phys. Rev. A 2, 256 (1970) A.J. Leggett, Phys. Rev. Lett. 25, 1543 (1970) L. Pollet et al., Phys. Rev. Lett. 101, 097202 (2008) T. Arpornthip, A.V. Balatsky, M.J. Graf, Z. Nussinov, Phys. Rev. B 84, 174304 (2011) J.-J. Su, M.J. Graf, A.V. Balatsky, Phys. Rev. Lett. 105, 045302 (2010) A.F. Andreev, JETP Lett. 109, 103 (2009). A.F. Andreev, JETP Lett. 94, 129 (2011) S.E. Korshunov, JETP Lett. 90, 156 (2009) A.S.C. Rittner, J.D. Reppy, Phys. Rev. Lett. 97, 165301 (2006) A.S.C. Rittner, J.D. Reppy, Phys. Rev. Lett. 98, 175302 (2007) E. Kim, J.S. Xia, J.T. West et al., Phys. Rev. Lett. 100, 065301 (2008) O. Syshchenko, J. Day, J. Beamish, Phys. Rev. Lett. 104, 195301 (2010) H.J. Maris, S. Balibar, J. Low Temp. Phys. 162, 12 (2011) D. Kim, M.H.W. Chan, private communication J.M. Ziman, Electrons and Phonons (Oxford University Press, Oxford, 1960) G.A. Armstrong, A.A. Helmy, A.S. Greenberg, Phys. Rev. B 20, 1061 (1979) A.A. Levchenko, L.P. Mezhov-Deglin, Lect. Notes Phys. 285, 438 (1987) A.A. Levchenko, L.P. Mezhov-Deglin, Zh. Eksp. Theor. Fiz. 86, 2123 (1984). A.A. Levchenko, L.P. Mezhov-Deglin, Sov. Phys. JETP 59, 1234 (1984) D.E. Zmeev, A.I. Golov, Phys. Rev. Lett. 107, 065302 (2011) P.V.E. McClintock, private communication P.C. Hendry, P.V.E. McClintock, Cryogenics 27, 131 (1987) A. Driessen, E. van der Poll, I.F. Silvera, Phys. Rev. B 33, 3269 (1986) D.S. Greywall, Phys. Rev. B 16, 5127 (1977) H.J. Maris, private communication Nussinov et al., Phys. Rev. B 76, 014530 (2007) M.A. Paalanen, D.J. Bishop, H.W. Dail, Phys. Rev. Lett. 46, 664 (1981) I. Iwasa, Phys. Rev. B 81, 104527 (2010) A.C. Clark, J.T. West, M.H.W. Chan, Phys. Rev. Lett. 99, 135302 (2007) C.A. Burns et al., Phys. Rev. B 78, 224305 (2008)