NON LINÉARITÉS EN HYPERFRÉQUENCE DANS DES COUCHES MINCES SUPRACONDUCTRICES

Résumé
Nous avons observé la réponse non linéaire de films minces d'étain supraconducteur à un champ électrique microonde (13 GHz). Contrairement à ce qui a été fait jusqu'à présent dans des travaux analogues, les deux faces du film sont exposées au même champ. Ceci est rendu possible en plaçant le film dans une cavité résonnante rectangulaire (mode TE₀₁₃), en un maximum de champ électrique. L'harmonique trois (39 GHz) rayonné par le film est recueilli à l'une des extrémités de la cavité, a l'aide d'un guide d'ondes à la coupure pour le fondamental. Le niveau d'harmonique a été étudié en fonction de la température, de la puissance incidente et de l'épaisseur des films. Les résultats expérimentaux s'expliquent qualitativement à l'aide de la théorie de Ginsburg et Landau dans laquelle le nombre d'électrons supraconducteurs et par suite la conductivité, sont une fonction du champ appliqué. Cependant, les puissances d'harmonique les plus élevées sont obtenues avec les films les plus minces : les causes de ce phénomène n'ont pas été trouvées. De plus, le niveau d'harmonique est considérablement plus faible et varie beaucoup moins vite avec la température que prévu. Cet écart semble pouvoir s'interpréter en faisant intervenir un phénomène de relaxation à 13 GHz en champ élevé.

Abstract
We observed the nonlinear response of thin superconducting tin films in a microwave electric field (13 GHz). Contrary to the process used up to now in similar work, both film faces are exposed to the same field. This is made possible by placing the film in a rectangular resonant cavity (mode TE₀₁₃) in a maximum electric field. The third harmonic (39 GHz) radiated by the film is collected at one extremity of the cavity, by means of a wave guide having its cut point for the fundamental frequency. The harmonic level has been studied as a function of the temperature, the incoming power and the thickness of the films. The experimental results can be explained, as regards the quality, by the theory of Ginsburg and Landau, in which the number of superconducting electrons, and hence the conductivity, are a function of the applied field. However, the highest harmonic powers are obtained with the thinnest films : the causes of this phenomenon could not be found. In addition, the harmonic level is considerably lower, and it varies significantly slower, with the temperature, than anticipated. This deviation could probably be interpreted by the intervention of a relaxation phenomenon at 13 GHz in a high field.