Über Neutronenstreuung an Systemen Schwerer Fermionen

Diese Arbeit handelt von Neutronenstreuexperimenten an einer bestimmten Klasse elektronisch hoch korrelierter Materialien, der sogenannten Schweren Fermionen. Hierbei handelt es sich (meist) um intermetallische Cer- und Uran-Verbindungen mit außergewöhnlichen Tieftemperatureigenschaften. Im zweiten Kapitel werden nach einer Einführung der für Schwere Fermionen relevanten Begriffe deren typische physikalische Eigenschaften vorgestellt. Die zur Beschreibung dieser Phänomene vorgeschlagenen theoretischen Konzepte werden im darauf folgenden Abschnitt erläutert. Daran schließt sich eine kurze Diskussion über dynamische Suszeptibilitäten und Kristallfelder (CF) an. Kapitel 4 ist dann der verwendeten Meßmethode, der Neutronenstreuung gewidmet. Anschließend werden im Teil II dieser Arbeit die Ergebnisse und die daraus resultierenden Schlussfolgerungen von vier Systemen Schwerer Fermionen vorgestellt. Die Reihenfolge korrespondiert mit der ansteigenden Komplexität des elektronischen bzw. magnetischen Verhaltens. In Kapitel 5 werden die Substanzen CePtSi und CePtGe untersucht. Es sind typische Vertreter eines magnetisch geordneten bzw. ungeordneten Schwere Fermionen Systems. Kapitel 6 handelt von UCu4+xAl8-x. In diesem System lässt sich durch Konzentrationsänderung die Hybridisierungsstärke unter Beibehaltung der kristallographischen Struktur gezielt verändern. Das System geht dabei von einem magnetisch geordneten zu einem Fermiflüssigkeits-Grundzustand über. In Kapitel 7 werden Untersuchungen an Ce(Cu1-xNix)2Ge2 vorgestellt. Auch hier lässt sich durch Konzentrationsänderung die Stärke der Hybridisierung beeinflussen. Das Aufregende bei dieser Verbindung ist jedoch, dass kein einfacher Übergang von einem magnetisch geordneten Grundzustand zu einer unmagnetischen Fermi-Flüssigkeit stattfindet, sondern dass sich für mittlere Konzentrationen eine zweite magnetische Phase ausbildet. Es gibt eindeutige Hinweise, dass diese zweite magnetische Phase von delokalisierten schweren Quasiteilchen verursacht wird. Zum Schluss werden die beiden aktuellen Schweren Fermionen Supraleiter UPd2Al3 und UNi2Al3 untersucht. Von allen bisher untersuchten Systemen Schwerer Fermionen hat UPd2Al3 die höchste Sprungtemperatur von TC=2 K. Die neben der Supraleitung koexistierende langreichweitige magnetische Ordnung weist dabei ein geordnetes magnetisches Moment von 0.85 µB auf. Eine Klärung der rätselhaften Erscheinungen von Systemen supraleitender Schwerer Fermionen scheiterte bisher auch an der mangelnden Systematik, da es neben UM2Al3 (M=Pd, Ni) nur vier weitere Verbindungen dieser Substanzklasse gibt. Die Untersuchungen an UM2Al3 (M=Pd, Ni) müssen als vorläufig gelten. Es ist jedoch nahezu sicher, dass sie einen großen Einfluss auf die weitere Forschungsaktivität auf dem Gebiet der elektronisch hoch korrelierten Materialien haben werden