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Norbert Lingg
Quadrupolare Phasenübergänge in UPd3 -Ultraschalluntersuchungen-
Betreuer: Prof. Dr. V. Müller [Experimentalphysik III]
Datum der mündlichen Prüfung: 27.07.1999
145 Seiten, deutsch
Während unter den metallischen Seltenerd-Verbindungen eine Reihe von Systemen existiert, deren Tieftemperatureigenschaften durch die Anwesenheit lokalisierter 4f-Elektronen bestimmt werden, stellt die hier untersuchte Legierung UPd3 die erste (und bisher einzig bekannte binäre) metallische Aktinidverbindung dar, in der ein Teil der 5f-Elektronen ihren atomaren Charakter behält und es demzufolge zur Ausbildung lokaler elektrischer Quadrupolmomente innerhalb einer metallischen Matrix kommt. Dies ist insofern verwunderlich, als im ebenfalls hexagonalen und isovalenten Referenzsystem UPt3 -im Gegensatz zu UPd3- Schwere-Fermionen-Verhalten und bei Tc~0.5K (unkonventionelle) Supraleitung gefunden wird. In der vorliegenden Arbeit wird deshalb u.a. eine vergleichende Untersuchung der elastischen Eigenschaften beider Systeme vorgestellt und die Ergebnisse diskutiert.

Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt aber bei der Untersuchung der Phasenübergänge in UPd3. Ultraschalluntersuchungen sind dafür prädestiniert, da die elastischen Konstanten und die Ultraschalldämpfung zu den wenigen auf quadrupolare Kopplung sensitiven physikalischen Größen gehören, und zudem durch Wahl von Ausbreitungs- und Polarisationsrichtung der Schallwelle eine symmetriespezifische Untersuchung gestatten.

Es wird erstmals gezeigt, daß in UPd3 im Tieftemperaturbereich nicht - wie ursprünglich angenommen - zwei, sondern vier quadrupolare Phasenübergänge stattfinden. Dabei konnten die Symmetrieänderungen sowie die zu den einzelnen Phasenübergängen gehörenden quadrupolaren Ordnungsparameter ermittelt werden. Für die Phasenübergänge bei T0~4.4K und T2~7.6K ließen sich ferner die kritischen Exponenten bestimmen, die sowohl T0 als auch T2 als multikritische Punkte ausweisen. Darüber hinaus ließ sich erstmals das komplette B-T-Phasendiagramm für alle drei Hauptrichtungen (a-, b- und c-Achse) bestimmen und neben der magnetfeldbedingten Anisotropie innerhalb der ursprünglich hexagonalen Ebene, auch die Existenz weiterer Phasen aufzeigen.