Orbitale Beiträge zur Magnetisierung in linearen Magneten

Ausgangspunkt für die Untersuchungen dieser Arbeit stellte die Frage dar, ob ein 3d-Übergangsmetall in linearer Koordination magnetische Anisotropie und ungequenchte orbitale Beiträge zum magnetischen Moment verursacht. Dies wurde anhand zahlreicher Beispiele bestätigt. Zunächst wurde beobachtet, dass die untersuchten Mn-basierten Systeme Li3-xMnxN (x = 0,62; 0,88) und Li4-xMnxSrN2 (x = 2) trotz linearer Koordination des Mn nur eine schwach ausgeprägte magnetische Anisotropie und keine orbitalen Beiträge zum magnetischen Moment aufweisen. Stattdessen bildet sich mit steigendem Dotierungsgrad, x, ein zunehmend metallischer Zustand. Die betrachteten Fe-basierten Systeme Li4-xFexSrN2 (x = 0,82) und (Sr6N)(FeN2)(CN2)2 zeigen große orbitale Beiträge und stark ausgeprägte magnetische Anisotropie, die sich für (Sr6N)(FeN2)(CN2)2 in dem bisher höchsten gemessenen Koerzitivfeld von μ0HC = 14 T bei einer Temperatur von T = 5 K ausdrückt. Die orbtialen Beiträge und Koerzitivfelder sind in Li4-xFexSrN2 (x = 0,82) etwas kleiner, was sich auf geringe Abweichungen von perfekt linearer Koordination in diesem Material zurück führen lässt. In den Co-basierten Systemen LiCoSr2N2 und LiCoCa2N2 konnte durch Ersetzung des nicht-magnetischen Sr durch das ebenfalls nicht-magnetische Ca außerdem der Einfluss der Gitterparameter auf die magnetischen Eigenschaften untersucht werden. Beide Verbindungen weisen kleine orbitale Beiträge und schwache magnetische Anisotropie auf. Es bildet sich ferromagentische Ordnung unterhalb einer Übergangstemperatur von TC = 45 K (LiCoSr2N2) beziehungsweise TC = 77 K (LiCoCa2N2). Zuletzt werden die Messungen an K2NiO2-Pulver behandelt. Diese Verbindung unterscheidet sich von den anderen untersuchten Verbindungen in erster Linie darin, dass das 3d-Übergangsmetall in linearer Koordination mit O und nicht mit N auftritt. Beobachtet wurden kleine orbitale Beiträge zum magnetischen Moment. Es konnte kein signifikantes Koerzitivfeld festgestellt werden. Insgesamt wurden stark ausgeprägte magnetische Anisotropie und ungequenchte orbitale Momente in 3d-Übergangsmetallen mit linearer Koordination beobachtet, wenn außerdem die Elektronenkonfiguration [Ar]3d7 vorlag. Bei Elektronenkonfiguration [Ar]3d8 waren beide stark verkleinert, aber weiterhin vorhanden. Die Systeme, in denen das 3d-Übergangsmetall die Elektronenkonfiguration [Ar]3d6 aufwies, zeigten trotz des Motivs der linearen Koordination stattdessen einen mit steigendem Dotierungsgrad zunehmend metallischen Grundzustand