Suche

Simone Koerner
Auftreten von Nicht-Fermi-Fluessigkeitsverhalten in den Schwere-Fermionen-Systemen UCu5-xPdx und Ce1-xLaxNi2Ge2
Betreuer: Prof. Dr. A. Loidl, Dr. E.-W. Scheidt [Experimentalphysik III]
Datum der mündlichen Prüfung: 15.12.2000
122 Seiten, deutsch , Shaker Verlag, Aachen, ISBN 3-8265-8606-9
In der vorliegenden Arbeit wurde das Auftreten von Nicht-Fermi- Fluessigkeitsverhalten in den Schwere-Fermionen-Systemen UCu5-xPdx und Ce1-xLaxNi2Ge2 in konzentrationsabhaengigen Studien untersucht. Modelle, die die moeglichen Ursachen des Nicht-Fermi-Fluessigkeitsverhaltens beschreiben, basieren auf Einzelionen- oder kollektiven Effekten, mit oder ohne kristallographische Unordnung. Im Phasendiagramm von UCu5-xPdx zeigt sich Nicht-Fermi-Fluessigkeitsverhalten zwischen Antiferromagnetismus und Spinglasverhalten. Der Antiferromagnetismus ist vom Spinglasverhalten nicht durch die Form des Uebergangs in der spezifischen Waerme oder das Auftreten einer Aufspaltung in den zfc-fc-Kurven der DC-Suszeptibilitaet zu unterscheiden. Mehr Informationen erhaelt man aus der Feldabhaengigkeit der zfc-fc-Kurven und der Frequenzabhaengigkeit des jeweiligen Uebergangs in der AC-Suszeptibilitaet. Auch aus dem Vergleich der Uebergangstemperaturen aus spezifischer Waerme, AC- und DC-Suszeptibilitaet koennen weitere Hinweise auf das Vorliegen von Antiferromagnetismus oder Spinglasverhalten erhalten werden. Damit konnte zum ersten Mal gezeigt werden, dass das ungetemperte, kristallographisch ungeordnete UCu4Pd unterhalb von 190 mK sowohl Anzeichen fuer Antiferromagnetismus als auch fuer Spinglasverhalten aufweist. Im Bereich zwischen dem antiferromagnetischen (x < 1.10) und dem reinen Spinglasverhalten (x > 1.50) zeigt die Temperaturabhaengigkeit der spezifischen Waerme NFF-Verhalten und die der AC-Suszeptibilitaet zwei Anomalien. Dies kann durch keines der bisher auf NFF-Systeme angewandten Modelle erklaert werden. Es scheint vielmehr noetig zu sein, im System UCu5-xPdx ein QCP-Szenario zwischen Antiferromagnetismus und Spinglasverhalten in Betracht zu ziehen. Dazu gegensaetzlich ist die Legierungsreihe Ce1-xLaxNi2Ge2. In ihrem Phasendiagramm tritt weder magnetische Ordnung noch Spinglasverhalten auf. Die Verbindungen an beiden Endpunkten, CeNi2Ge2 und LaNi2Ge2, zeigen Fermi-Fluessigkeitsverhalten. In CeNi2Ge2 ist dieser FF-Zustand unterhalb von 300 mK unabhaengig von der Guete der kristallographischen Ordnung, repraesentiert durch Einkristall, Polykristall und ''Splat''. Das Auftreten eines Abfalls im Widerstand unterhalb von 50 mK scheint mehr von Spannungen und Rissen in der Probe beeinflusst zu sein als von kristallographischer Ordnung. In Ce1-xLaxNi2Ge2 tritt, analog zu den Legierungsreihen Ce(Ni1-x(Cu,Pd)x)2Ge2, ein quantenkritischer Punkt nach dem Moriya-Modell bei x = 0.50 auf. Fuer x > 0.50 entsteht jedoch keine antiferromagnetische Ordnung, das System wird wieder Fermi-fluessig. Durch Vergroesserung des Gitterparameters und gleichzeitige Verduennung des Ce-Untergitters kann also ein bis jetzt einzigartiges Verhalten beobachtet werden: ausgehend von einer Fermi-Fluessigkeit (CeNi2Ge2) kann durch Verduennung des 4f-Untergitters ein QCP erreicht werden. Bei weiterer Verduennung entsteht jedoch nicht, wie im Moriya-Modell erwartet, Antiferromagnetismus, sondern wieder FF-Verhalten bis hin zu LaNi2Ge2. Die Ursache hierfuer liegt in der dotierungsbedingten Vergroesserung des Cer-Cer-Abstands ueber den Gitterparameter hinaus, wodurch sich, obwohl die RKKY-Wechselwirkung ueber die Kondo-Wechselwirkung dominiert, kein langreichweitig geordneter Zustand ausbilden kann. Die einzelnen Cer-Momente werden weiterhin abgeschirmt, mit LaNi2Ge2 liegt wieder eine Fermi-Fluessigkeit vor. In beiden Systemen koennen herkoemmliche Modelle, denen ein quantenkritischer Punkt (= NFF-Verhalten an der Grenze zwischen Magnetismus und Fermi-Fluessigkeit) zugrunde liegt, die physikalischen Eigenschaften nicht erklaeren. Zum einen wird im Phasendiagramm von UCu5-xPdx kein FF-vErhalten beobachtet, das NFF-Verhalten tritt an der Grenze von Antiferromagnetismus und Spinglasverhalten auf. Zum anderen zeigt sich in Ce1-xLaxNi2Ge2 erstmals auf beiden Seiten des QCP FF-Verhalten, langreichweitige Ordnung kann sich nicht ausbilden.