Entwicklung von Methoden zur Untersuchung luftinstabiler Materialien und Messungen der elektrischen und thermodynamischen Eigenschaften von EuC2 und LiFeAs

Heyer, Oliver (2012). Entwicklung von Methoden zur Untersuchung luftinstabiler Materialien und Messungen der elektrischen und thermodynamischen Eigenschaften von EuC2 und LiFeAs. PhD thesis, Universität zu Köln. Open Access

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Entwicklung von Methoden zur Untersuchung luftinstabiler Materialien und Messungen der elektrischen und thermodynamischen Eigenschaften von EuC2 und LiFeAs. (deposited 04 Jan 2013 07:23) [Currently Displayed]

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Abstract

In dieser Arbeit wurden Methoden zur Untersuchung extrem luftinstabiler Materialien entwickelt. Da die Elemente bei solchen Materialien in ungewöhnlichen Oxidationsstufen oder Koordinationen auftreten können, ist es prinzipiell möglich auch neuartige Eigenschaften zu finden. EuC$_2$ ist ein solch interessantes Material, welches in dieser Arbeit umfassend untersucht wird. Als Ergebnis kann festgehalten werden, dass EuC$_2$ einer der seltenen ferromagnetischen Halbleiter mit einer Curie-Temperatur von $\simeq 14$~K ist. Darüberhinaus fällt der Widerstand mit Einsetzen der magnetischen Ordnung um mehr als 4 Größenordnungen, was als Metall-Isolator-Übergang interpretiert werden kann. Die elektrischen und thermodynamischen Eigenschaften von EuC$_2$ erinnern an EuO, einem intensiv untersuchten Material was für die Forschung im Bereich der Spintronic-Anwendungen von großem Interessse ist. Weiterhin werden Messungen des Widerstands und des Hall-Effekts an LiFeAs gezeigt. LiFeAs ist ein luftempfindlicher Vertreter der 2008 entdeckten Eisen-Arsenid-Supraleiter. Im Tieftemperaturbereich zeigen die Widerstandsdaten eine eindeutige quadratische Temperaturabhängigkeit, die auf einen dominanten Elektron-Elektron-Streumechanismus schließen lassen. Im Bereich von Raumtemperatur deutet sich bereits eine Widerstandssättigung an. Messungen des Hall-Effekts liefern über den gesamten Temperaturbereich eine negative Hall-Konstante, die eine Dominanz elektronartiger Ladungsträger belegt. Außerdem ist die Hall-Konstante stark temperaturabhängig mit einem ausgeprägten Minimum bei 100~K. Bandstrukturrechnungen, die auf ARPES-Daten basieren, reproduzieren die wesentlichen Eigenschaften sowohl der Widerstandsdaten als auch der Hall-Effekt-Messungen.

Item Type:

Thesis (PhD thesis)

Translated abstract:

Abstract

Language

In this work, methods for studying extremely air-sensitive materials have been developed. Since the elements can occur in such materials in unusual oxidation states or coordinations, it appears possible to find novel properties. EUC $ _2 $ is such an interesting material, which is extensively studied in this work. As a result, it can be stated that EUC$ _2 $ is one of the rare examples of ferromagnetic semiconductors with a Curie temperature of $\simeq $ 14~K. With the onset of ferromagnetic order, the resistance drops by more than 4 orders of magnitude, which can be interpreted as a metal-insulator transition. The electrical and thermodynamic properties of EUC$ _2 $ are reminiscent of EuO, an intensively studied material that is particular interest in the research field of spintronic applications. Furthermore, the resistivity and the Hall effect of LiFeAs has been studied. LiFeAs is an air-sensitive material belonging to the iron-arsenide superconductors discovered in 2008. In the low temperature range, the resistivity data show a clear quadratic temperature dependence, suggesting a dominant electron-electron scattering mechanism. Close to room temperature, there are indications of a resistance saturation. Measurements of the Hall effect over the entire temperature range reveal a negative sign of the Hall coefficient indicating the dominance of electron-like charge carriers. Moreover, the Hall coefficient is strongly temperature dependent with a distinct minimum around 100 K. Band structure calculations based on ARPES data reproduce the essential features of both the resistivity data as well as the Hall-effect measurements.

English

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