Charakterisierung elektronischer und magnetischer Eigenschaften in Seltenen Erd-Borkarbiden

Abstract

In dieser Arbeit wurden die elektronischen und magnetischen Eigenschaften von einkristallinen SE-Borkarbiden mit verschiedene Meßmethoden charakterisiert. Die Detektion von dHvA-Oszillationen im unmagnetischen und unterhalb Tc = 16.3 K supraleitenden LuNi2B2C ergibt neue experimentelle Erkenntnisse über die vorliegenden Fermiflächen. So kann für einen der beobachten Fermiflächenquerschnitte die Existenz einer teilweise verschwindenden Energielücke nachgewiesen werden. Der Vergleich der Ergebnisse an LuNi2B2C sowohl mit Aussagen aus vorliegenden Bandstrukturrechnungen als auch mit der verwandten Verbindung YNi2B2C ergibt Gemeinsamkeiten in der Geoemtrie der Fermiflächen und Unterschiede in den effektiven Massen, mit Tendenz zu größeren m in LuNi2B2C verglichen mit äquivalenten Querschnitten in YNi2B2C. Die an LuNi2B2C bestimmte Winkelabhängigkeit Bc2(T, alpha) bei tiefen Temperaturen widerlegt Vorhersagen zur Bc2-Anisotropie aus einem unkonventionellen d-Wellen-Modell zur Supraleitung. Der gemessene Bc2(T)-Verlauf und die quantitativen Ergebnissen aus den dHvA-Experimenten ermöglichen die Beschreibung der Temperaturabhängigkeit des oberen kritischen Feldes in einem anisotropen Zwei-Band-Modell, das die in vielen Borkarbiden beobachtete positive Krümmung in Bc2(T) nahe Tc richtig beschreibt. Hier durchgeführte Cantilever- und Neutronenstreuexperimente erweitern die Kenntnis über die felderzeugten magnetischen Phasen im unterhalb TN = 10.3 K afm ordnenden und unterhalb Tc = 6.8 K supraleitenden DyNi2B2C. Die Cantileverexperimente ergeben Anisotropien der Magnetisierung innerhalb der (a,b)-Ebene des Systems, was zur Bestimmung von zwei magnetische Phasen und deren orientierungsabhängigen Grenzen führt. Die Neutronenstreuexperimente bestätigen erstmals direkt das Auftreten von kommensurablen Stapelfolgen in den felderzeugten magnetischen Phasen in DyNi2B2C. Die beobachtete Anisotropie in der Feldabhängigkeit der Intensität I002 des Streuvektors (002) aus den Neutronenstreuexperimenten und die Anisotropie der aus Cantileverexperimenten ermittelten Sättigungsphasen wird als Mehrdomäneneffekt interpretiert.