Einkristallzüchtung niederdimensionaler und leitfähiger Cuprate unter hohem Sauerstoffdruck

• Antragsteller: Professor Dr. Bernd Büchner, seit 5/2010
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2005 bis 2011
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5445891

Niedrigdimensionale Cuprate sind seit der Entdeckung der Hochtemperatursupraleiter Gegenstand intensiver Forschung. Neben der Supraleitung selbst stehen dabei niedrigdimensionale magnetische Wechselwirkungen, anomale elektronische Eigenschaften, Ladungsordnungsphänomene oder verallgemeinert die Wechselwirkung zwischen Spin- und Ladungsordnungsfreiheitsgraden im Zentrum der Arbeiten. Elektrische Leitfähigkeit tritt dabei nur in Cupraten mit nicht-ganzzahliger formaler Cu-Valenz auf, die sich bei der Kristallzucht häufig nur durch spezielle Sauerstoffatomosphären realisieren läßt. Im geplanten Vorhaben sollen hohe Sauerstoffdrücke bis zu 10 MPa bei der Kristallzüchtung komplexer Cupratverbindungen mit der Travelling Solvent Floating Zone (TSFZ) Methode eingesetzt werden. Hohe Sauerstoffpartialdrücke verringern die Sauerstoffreisetzung beim Schmelzen, vergrößern das Primärkristallisationsfeld, und erhöhen die (thermodynamische) Stabilität vieler Cupratphasen. Kristallperfektion und Ziehgeschwindigkeit können gesteigert werden und zudem können Kristalle neuer bei Normaldruck instabiler Verbindungen (u.a. La14-xCaxXu24O41 (x 13) und La2-xSrxCaCu2O6 (x 0,18) ) in Form großer Einkristalle präpariert werden. Durch Aufbau einer Hochdruck-DTA und Hochdruck-Differentialbarometrie werden unbekannte züchtungsrelevante Schmelzdiagramme bestimmt. Die Einkristalle sollen mit einer breiten Palette physikalischer Methoden charakterisiert und untersucht werden, die Informationen über Ordnungsphänomene und Anregungen von Spins- und Ladungen liefern. Nicht-integrale Valenzen spielen auch bei den außergewöhnlichen Eigenschaften von Oxiden anderer Übergangsmetalle, gemeint sind z. B. Manganate, Cobaltate oder Nickelate, eine entscheidende Rolle, so dass die geplanten Studien von Cupraten auch wichtige Impulse für Präparation und Erforschung dieser anderen Übergangsmetalloxide versprechen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemaliger Antragsteller: Dr. Günther Behr, bis 5/2010 (†)