Ungewöhnliche multipolare Ordnung in dem unkonventionellen Supraleiter CeRh2As2

• Antragsteller: Dr. Seunghyun Khim
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 502700722

Der kürzlich entdeckte Supraleiter CeRh2As2 verspricht einzigartige Möglichkeiten zur Untersuchung unkonventioneller Materiezustände, die eine Folge der außergewöhnlichen lokalen Umgebung von Ce sind. Die Supraleitung bei Tc = 0,26 K zeigt einen unikalen feldinduzierten Übergang von einem Niedrigfeld-Spin-Singulett-Zustand zu einem Hochfeld-Spin-Triplet-Zustand. Dies ist höchstwahrscheinlich auf das Fehlen einer lokalen Inversionssymmetrie auf dem Ce-Platz und die damit einhergehenden Spin-Bahn-Kopplung zurückzuführen. Darüber hinaus haben wir einen zusätzlichen Übergang bei T0 ≈ 0,4 K identifiziert, der nahezu nichtmagnetisch ist. T0 steigt mit zunehmenden Magnetfeldern in der Ebene an und eine neue Phase erscheint oberhalb von 9 T und unterhalb von T0. Wir vermuten, dass die T0-Ordnung von quadrupolaren oder höherwertigen Multipol-Momenten herrührt, die hier durch eine Vermischung zweier niedrigliegender Dubletts durch Kondo-Wechselwirkungen vorliegen können. Der detaillierte Mechanismus muss jedoch noch geklärt werden. Das Verständnis der T0-Ordnung ist wichtig, weil es sich nicht nur um eine neue Art von Ordnung handelt, sondern auch die unkonventionelle Supraleitung beeinflusst. Die Hauptziele dieses Vorhabens sind die Züchtung hochwertiger, teilweise substituierter Einkristalle und deren detaillierte Charakterisierung in hohen Magnetfeldern, um die Natur der T0-Ordnung zu untersuchen. Wir planen, vollständige magnetische Phasendiagramme zu erstellen, was hohe Magnetfelder jenseits von 20 Tesla erfordert. Die gezielte Variation relevanter Parameter durch chemische Substitution wird eine Veränderung der T0-Ordnung und der Supraleitung bewirken, die zum Verständnis der zugrundeliegenden Physik beitragen wird. Zu diesem Zweck werden wir (1) die Synthese von qualitativ verbesserten reinen und chemisch dotierten (Ce,La)Rh2As2-, Ce(Rh,Ir)2As2- und CeRh2(As,P)2-Einkristallen unter einem horizontalen Temperaturgradienten optimieren. Mit diesen Kristallen werden wir (2) Wärmekapazitäts-, Magnetisierungs- und Transportmessungen sowohl am MPI CPfS als auch am Hochfeld-Magnetlabor Dresden (HLD) bis zu 70 Tesla durchführen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Joachim Wosnitza