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Der Metamagnetismus in CeRu2Si2

By Dirk Wichert

Abstract

In dieser Arbeit wurde versucht, das Phänomen des Metamagnetismus, wie es in den elektronisch hochkorrelierten Systemen auftritt und im Besonderen in CeRu2Si2, eingehender zu untersuchen. Hauptanliegen war die Rolle der Elektron-Gitter-Wechselwirkung zu analysieren. Hierzu wurde eine Messzelle konstruiert, die es ermöglichen sollte das Volumen während der Magnetfeldläufe durch das Ausüben von "passivem" uniaxialen Druck konstant zu halten. Die Experimente konnten an verschiedenen CeRu2Si2-Proben durchgeführt werden, mit stark unterschiedlichen Länge-zu-Breite-Verhältnissen. Die Messergebnisse an den zur Verfügung stehenden Chargen, den Lejay-Proben und der Onuki-Probe, sind in sich nicht schlüssig, führten doch die Magnetostriktions- und die Suszeptibilitätsmessungen unter Druck an den Lejay-Proben vermittels einer Beschreibung über die Skalierungsthese zu unterschiedlichen -Parametern. So ist über die Magnetostriktion ein Wert von =280Mbar-1 gewonnen worden und über die Suszeptibilität unter Druck resultierte letzten Endes unter Grundlage einer Kompressibilität von =0.64Mbar-1 ein Wert von =160Mbar-1. Die Onuki-Probe zeigte unterdessen eine stärkere Feldverschiebung unter Druck in den Suszeptibilitäts- sowie den realisierten Ultraschallmessungen einer longitudinalen Mode, die entlang der [110]-Richtung propagierte. Beide Messmethoden wiesen zwar ein eindeutiges Verhalten unter Druck auf, doch ist auch hier ebenfalls eine Abweichung des -Parameters gegenüber den aus der Literatur bekannten Werten von171-200Mbar-1, als auch gegenüber den ,,Lejay-Werten" festgestellt worden. So zeigte die Onuki-Probe im Rahmen einer Auswertung mit einer Kompressibilität von =0.64Mbar-1 kein schlüssiges Verhalten bei einer Zusammenschau der Suszeptibilitätsmessungen unter Druck sowie der Transformation der Magnetostriktions- auf die Magnetisierungsdaten, basierend auf Messungen der Lejay-Proben. Der erhaltene - Parameter von 250Mbar-1 steht hierbei dem Wert von 280Mbar-1 gegenüber. Diese Differenz entspricht einer Feldverschiebung von 0.7T. Kalkuliert man aus der Striktionsmessung entlang der [110]-Richtung die relative Volumenänderung, findet sich hingegen ein - Parameter von 170Mbar-1, der sich seinerseits wieder mit den Resultaten von Mignot deckt. Festzuhalten ist jedoch, dass für beide Proben ein erhöhter Grüneisenparameter aus den Experimenten mit ,,passivem Druck" gefunden wurde. Kann man das über die unterschiedlichen -Parameter deduzierte Verhalten beider Proben unter Druck noch auf eine eventuelle Probenqualität zurückführen, so bleibt immer noch die Tatsache kritisch, dass die experimentell bestimmten -Werte hier größer als die in der Literatur veröffentlichten und nicht alleine aus einem abweichenden Kompressibilitätswert zu erklären sind. Trotzdem ist ein wichtiges Ergebnis erzielt worden. An der Probe mit dem für uniaxialen Druck günstigen geometrischen Abmessungen wurde die Zwangsbedingung des konstanten Volumens verifiziert. Dies geschah durch ein von G.Bruls neu entwickeltes Dilatationsmessverfahren auf Ultraschallbasis. Es wurde durch eine Unterdrückung des Gitterfreiheitsgrades gezeigt, dass der Metamagnetismus intrinsischer Natur ist, wie es theoretische Überlegungen mit Hilfe des Skalierungsansatzes prognostizierten. Das kritische Feld ist jedoch im Gegensatz zum frei expandierenden System zu höheren Feldern verschoben und der Metamagnetismus wesentlich schwächer ausgebildet. Wodurch sich in der Diskussion um die Rolle des Gitters bei der Prägnanz des metamagnetischen Überganges deutlich dessen Relevanz abzeichnet. Ist aus der Skalierungsthese eine Beschreibung der physikalischen Vorgänge mit einem Parameter hinreichend, so bedingte, wie zuvor erwähnt, eine Adaption der Skalierungsthese auf die durchgeführten ,,passiven Druckexperimente" die Einführung eines gegenüber dem thermischen Grüneisenparameter erhöhten, renormalisierten Grüneisenparameters. Diese eventuelle druckbedingte Renormierung kann aber auch ursächlich als Erhöhung des magnetischen Grüneisenparameters gewertet werden, die als Indiz eines im Magnetfeld anwachsenden Sommerfeld-Wilson-Verhältnisses gedeuted wird. Abschließend wurde ein theoretisches Modell vorgestellt, das den metamagnetischen Übergang auf das Feldverhalten der hybridisierten Quasiteilchenbänder mit erhöhter Zustandsdichte zurückführt. Das Maximum in der Suszeptibilität ist dabei die Folge eines levelcrossings des spinup-Bandes mit der Fermikante, das von einem Abwandern der itineranten Elektronen in das obere spinup-Band begleitet wird. Als wichtig für die naturgemäße Beschreibung des Metamagnetismus in CeRu2Si2 hat sich hierbei die Berücksichtigung der Anisotropie der Hybridisierungswechselwirkung, sowie die durch das Kristallfeld bedingte korrekte Grundzustandswellenfunktion erwiesen. Mit diesem Modell gelingt auch eine Reproduktion des phänomenologisch gefundenen Skalierungsverhaltens mit dem die Magnetostriktionsdaten auf die Magnetisierungsdaten transformiert werden

Topics: Cerverbindungen, Rutheniumverbindungen, Silicide, Metamagnetismus, Cerverbindungen, Rutheniumverbindungen, Silicide, Metamagnetismus, ddc:530
Year: 2003
OAI identifier: oai:publikationen.ub.uni-frankfurt.de:5433

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