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Franz Mayr
Breitbandige optische Spektroskopie an Manganaten mit Perowskit-Struktur
Betreuer: Prof. Dr. Alois Loidl [Experimentalphysik V]
Datum der mündlichen Prüfung: 23.07.2002
98 Seiten, deutsch , ISBN 3-8322-1071-7, Shaker Verlag, Aachen, 2003
Im Dotierungssystem La(1-x)Sr(x)MnO(3) findet man fuer x < 0.3 eine grosse Vielfalt struktureller, magnetischer und elektronischer Phasen. Die Bandbreite reicht dabei von paramagnetisch isolierenden bis hin zu ferromagnetisch metallischen Bereichen. Dazwischen liegt ein exotisches Gebiet, in dem Ferromagnetismus, Ladungs- und/oder orbitale Ordnung mit isolierendem Verhalten gepaart sind. Uebergelagert ist dabei ein subtiler Wechsel der Gittersymmetrie, der eng mit einer lokalen Verzerrung der wichtigsten Strukturbausteine, den MnO(6)-Oktaedern, verbunden ist. Ziel dieser Arbeit war es, diese verschiedenen Phasen mit Hilfe von optischer Spektroskopie genauer zu charakterisieren. Mit ihrem breiten Spektrum an Anregungsenergien erweist sie sich als effektives Werkzeug fuer diesen Zweck. Die niederenergetischen Phononenbanden reagieren sehr empfindlich auf Aenderungen der Gittersymmetrie und -verzerrung. Intra- und Interbanduebergaenge sind ein Spiegelbild der elektronischen Struktur. Als Resultat entsteht ein umfassender Gesamteindruck der physikalischen Gegebenheiten der untersuchten Dotierungsreihe. Es werden optische Messungen an der Reihe La(1-x)Sr(x)MnO(3) vom fernen Infrarot bis ins nahe Ultraviolett vorgestellt. Dabei liegt das Hauptaugenmerk auf der Verknuepfung der Ergebnisse zu den verschiedenen Bereichen des komplizierten Phasendiagramms. Obwohl bereits eine Reihe von optischen Untersuchungen existieren, wurde dieser Fragestellung nur wenig Aufmerksamkeit geschenkt. Gerade die Entwicklung der Spektren mit der Variation des Sr-Gehalts x ist ein neuer Aspekt, der die faszinierenden Eigenschaften der Manganate in ihrer Vielfalt vereint. In einem einfuehrenden Kapitel wird zunaechst die Methode der Fourier-Transform-Spektroskopie vorgestellt. Daran schliesst ein kurze Darstellung der optischen Leitfaehigkeit an, die die wesentliche Information der untersuchten Substanz in sich traegt. Auf die Verknuepfung zur eigentlichen Messgroesse Reflektivitaet wird dabei naeher eingegangen. Darauf folgt eine Uebersicht ueber Eigenschaften optischer Phononen, die eng mit der Gittersymmetrie verbunden sind. Kapitel 5 gibt die physikalischen Grundlagen der untersuchten Dotierungsreihe wieder. Insbesondere werden die verschiedenen Phasen mit ihren Eigenheiten im Detail vorgestellt. Im folgenden Kapitel finden sich die erhaltenen Messergebnisse und die daraus gezogenen Erkenntnisse. Abschliessend werden diese im Ueberblick dargestellt und diskutiert.