Elektronische Struktur der Niedrigtemperaturphasen von Schwerfermionensupraleitern des Typs Ce-TIn5
Final Report Abstract
Gegenstand dieses Projektes war die Untersuchung der elektronischen Struktur einer bestimmten Klasse von Schwerfermionensupraleitern nämlich CeTIn5 (T = Co, Rh, Ir). Diese Materialklasse wurde erst im Jahr 2000 entdeckt und weist noch viele offene Fragen auf, was für Schwerfermionensupraleiter schon ganz im Allgemeinen gilt. Die wichtigste Untersuchungsmethode war dabei die winkelaufgelöste Photoemissionsspektroskopie, die für die Messung der elektronischen Struktur anderer Materialien breite Anwendung findet. Der Einsatz für die Schwerfermionensupraleiter war aber durch konkrete apparative Fortschritte (Erreichung tiefer Temperaturen) motiviert. Die exotischen Eigenschaften der Schwerfermionenmaterialien rühren von der Wechselwirkung der in diesen Materialien besetzten f-Schale mit den Leitungselektronen her. Die CeTIn5 Verbindungen weisen eine komplexe elektronische Struktur mit ausgeprägtem Multibandcharakter auf. Wir konnten die f-Hybridisierung direkt beobachten und ihre Band- und Temperaturabhängigkeit semiquantitativ klären. Die genaue Kenntnis der elektronischen Struktur einschließlich dieser für den Schwerfermionencharakter ausschlaggebenden Prozesse, ist eine Voraussetzung für das mikroskopische Verständnis der Materialeigenschaften. Ein anderer Zugang zum Verständnis der Tieftemperaturphasen konzentriert sich auf die mögliche Existenz von Instabilitäten des elektronischen Systems gegen bestimmte Ordnungsprozesse. Das Aufspüren solcher sogenannter Nesting – getriebener Instabilitäten erfordert die genaue dreidimensionale Vermessung der elektronischen Struktur. Dies gelang für ein einfacheres Einband-System, CeB6, das ebenfalls verschieden Tieftemperaturphasen aufweist, darunter eine sogenannte verborgen Ordnungsphase, die seit langem Gegenstand intensiver Untersuchungen ist. Im supraleitenden Zustand öffnet sich eine Energielücke im Anregungsspektrum. Die Größe und Winkelabhängigkeit dieser Energielücke ist eine fundamentale Eigenschaft des supraleitenden Zustandes. Ihre Beobachtung mittels winkelaufgelöster Photoemissionsspektroskopie gelang im Rahmen dieses Projektes allerdings nicht. Dieses Projekt fügt sich in die langjährigen Untersuchungen der reichhaltigen und exotischen Tieftemperatureigenschaften von Schwerfermionenmaterialien, insbesondere von CeTIn5 (T = Co, Rh, Ir), ein. Die gewonnen Erkenntnisse tragen zu einem besseren Verständnis der elektronischen Struktur und daraus resultierender Eigenschaften bei und werden den Ausgangspunkt künftiger Untersuchungen bilden.
Publications
- Phys. Rev. B 88, 035124 (2013)
A. Koitzsch, T. K. Kim, U. Treske, M. Knupfer, B. Büchner, M. Richter, I. Opahle, R. Follath, E. D. Bauer, J. L. Sarrao
(See online at https://doi.org/10.1103/PhysRevB.88.035124) - Journal of Physics: Condensed Matter 20, 205601 (2014)
U. Treske, M. S. Khoshkhoo, F. Roth, M. Knupfer, E. D. Bauer, J. L. Sarrao, B. Büchner, A Koitzsch
(See online at https://doi.org/10.1088/0953-8984/26/20/205601) - „Valence changes at interfaces and surfaces investigated by X-ray spectroscopy“, Dissertation, TU Dresden, 2015
U. Treske
- Nature Communications 7, 10876 (2016)
A. Koitzsch, N. Heming, M. Knupfer, B. Büchner, P. Y. Portnichenko, A.V. Dukhnenko, N.Y. Shitsevalova, V.B. Filipov, L.L. Lev, V.N. Strocov, J. Ollivier, D.S. Inosov
(See online at https://doi.org/10.1038/ncomms10876) - „Untersuchung der Volumen- und Oberflächeneigenschaften von Hexaboriden“, Dissertation, TU Dresden, 2016
N. Heming
