Quantenkritisches Verhalten in hochkorrelierten Elektronensystemen

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• Publisher: Cuvillier Verlag
• Year: 2006
• Print ISBN: 9783867270304
• eBook ISBN: 9783736920309
• Edition: 1

In dieser Arbeit wurden experimentelle Untersuchungen an dreiunterschiedlichen hochkorrelierten Elektronensystemen durchgeführt, welche sich in der Nähe eines quantenkritischen Punktes (QKPes)befinden. Das Verhalten dieser intermetallischen Verbindungen weichtdabei deutlich von dem einer Landau-Fermi-Flüssigkeit (LFF) ab.Die verwendeten Messmethoden zur Bestimmung der thermodynamischenMess- und Transportgrößen umfassten den Temperaturbereich zwischen12 mK und 30 K und den Magnetfeldbereich zwischen 0 und 20 T.Im ersten System YbFe2Ge2 wurde der Grundzustand mittelsspezifischer Wärmekapazität, Magnetisierung bis 60 T, thermischerAusdehnung und Magnetostriktion, elektrischem Widerstand undMagnetwiderstand untersucht. Es handelt sich hierbei um einzwischenvalentes Yb-System. Das fluktuierende magnetische Moment derVerbindung ist bei Raumtemperatur gegenüber derYb3+-Konfiguration stark erhöht. Die Ergebnisse derspezifischen Wärmekapazität im Nullfeld, der Suszeptibilität sowieder Magnetisierung wurden im Anschluss mit einemEinzelionen-Kondo-Modell, dem Coqblin-Schrieffer-Modell, verglichen. Es konnteeine sehr gute Übereinstimmung zwischen den theoretischenVorhersagen und den experimentellen Daten nachgewiesen werden.Abweichungen vom LFF-Verhalten trat in allen untersuchten Messgrößen auf.Möglicherweise wird dieser Nicht-Fermi-Flüssigkeitszustand durch einen metamagnetischenquantenkritischen Endpunkt (QKEP) hervorgerufen, der sich nicht inunmittelbarer Nähe befindet. Im letzten Abschnitt des Kapitelswurden die experimentellen Ergebnisse von YbFe2Ge2 mit einem anderenYb-System: der Dotierungsreihe YbCu5-xAlx verglichen.Das zweite System Sr3Ru2O7 zeigt bei tiefen Temperaturen dieEigenschaften eines itineranten, nahezu ferromagnetischenElektronensystems, in dem Metamagnetismus auftritt. Mit Hilfe vondilatometrischen Messungen für Magnetfelder Hll c in der Nähe des QKEPes bei 7.9 T undim Temperaturbereich bis hinab zu 0.05 K wurde der Einfluss derQuanten- und quantenkritischen Fluktuationen derElektronenpolarisation auf das Verhalten des thermischenAusdehnungskoeffizienten untersucht und mit dem Modell einesmetamagnetischen QKEPes verglichen. Es ergab sich eine sehr guteÜbereinstimmung zwischen Theorie und Experiment fürzweidimensionale, ferromagnetische Fluktuationen. In unmittelbarerNähe des QKEPes tritt im elektrischen Widerstand und in derthermischen Ausdehnung sowie in der Magnetostriktion und imMagnetwiderstand eine Feinstruktur auf. Zudem konnten durch dieMessung des Wechselfeldmagnetwiderstandes zwei Phasenübergängeerster Ordnung nachgewiesen werden. Im Anschluss an die Messungenwurden zwei mögliche Erklärungsmodelle (i) spinabhängigeFermi-Flächen-Instabilität und (ii) mikroskopischePhasenseparation diskutiert.Mit YbRh2Si2 wurde ein Schwere-Fermionen-System untersucht, welches sich in unmittelbarer Nähe eines antiferromagnetischen QKPesmit symmetriebrechender Phase befindet. Die Dotierungsreihe Yb1-yLayRh2Si2mit 0 < y ? 0.3 und die Verbindung YbIr2Si2 wurden gezüchtet, umnegativen chemischen Druck auf das System auszuüben und denPhasenübergang in YbRh2Si2 zu unterdrücken. Die vorliegenden Messungendes elektrischen Widerstandes im Nullfeld und bei angelegtem äußerenMagnetfeld bzw. des Magnetwiderstandes bei tiefen Temperaturenlieferten Aufschluss über den Grundzustand der einzelnenVerbindungen.Stichworte: hochkorreliertes ElektronensystemQuantenkritischer PunktIntermetallische VerbindungLandau-Fermi-FlüssigkeitYbFe2Ge2spezifischeWärmekapazitätMagnetisierungThermische AusdehnungMagnetostriktionElektrischer WiderstandMagnetwiderstandFluktuierendes MomentSuszeptibilitätEinzelionen-Kondo-ModellCoqblin-Schrieffer-ModellNicht-Fermi-FlüssigkeitszustandMetamagnetischer quantenkritischer EndpunktYbCu5-xAlxSr3Ru2O7Itinerantes ElektronensystemMetamagnetismusQuantenkritische FluktuationenFerromagnetische FluktuationenWechselfeldmagnetwiderstandSpinabhängige Fermi-Flächen-InstabilitätMikroskopische PhasenseparationSchwere-Fermionen-SystemYbRh2Si2YbIr2Si2Yb1-yLayRh2Si2