Curie Temperatur der Übergangsmetall Ferromagneten

Im Rahmen des Projektes soll die Curie Temperatur einer möglichst großen Anzahl von ferromagnetischen Übergangsmetall Systemen auf der Basis der Spinfluktuationstheorie berechnet werden. Zur Bestimmung der elektronischen Bandstruktur und der magnetischen Grundzustandgrößen wie dem magnetischen Moment und der Suszeptibilität, wird die "full-potential linear-muffin-tin-orbital" Methode (FP-LMTO) verwendet. Im Rahmen dieser Methode werden die Effekte der Korrelation und der Austauschwechselwirkung mit Hilfe der lokalen Spindichte Näherung (LSDA) berücksichtigt. In einem zweiten Schritt werden für die zu untersuchenden Systeme Spin Spiral Rechnungen durchgeführt, deren Resultat dann auf ein Heisenbergmodell abgebildet wird um die entsprechenden Austauschintegrale zu bestimmen. Mit diesen Größen läßt sich nun die Curie Temperatur ab-initio berechnen. Diese systematische Untersuchung sollen die Anwendbarkeit aber auch die Grenzen dieser Modelle bestimmen welche bisher bloß auf Fe, Co, und Ni angewendet wurden.

Die theoretische Berechnung der Curie Temperaturen von magnetischen Legierungen ist noch immer eine der großen Herausforderungen der Festkörpertheorie. Währen die Beschreibung der elektronischen Struktur und des entsprechenden magnetischen Grundzustandes, auf Basis der lokalen Dichte Näherung für Austausch und Korrelation, üblicherweise in hervorragender Übereinstimmung mit dem Experiment sind, ist die theoretische Behandlung der Eigenschaften bei endlichen Temperaturen nach wie vor unter Diskussion. Im Zentrun dieser Diskussion steht die Frage ob ein magnetisches System im Bild des itineranten oder des lokalisierten Magnetismus beschrieben werden soll und wie diese beiden Extreme zu einer allgemeingültigen Form verschmolzen werden können. Im Allgemeinen wird das Verhältnis zwischen der Bandbreite und der magnetischen Bandaufspaltung als Kriterium herangezogen, das es erlaubt zwischen lokalsiertem oder itinerantem Magnetismus zu unterscheiden. Wenn die magnetische Aufspaltung größer als die Bandbreite ist, spricht man von lokalisierten Momenten, im umgekehrten Fall von Itineranten. Aus der Erfahrung der letzten Jahrzehnte ist es aber klar geworden, daß der Übergang zwischen diesen beiden Betrachtungsweisen graduell ist. Insbesondere der itinerante Fall wird kaum jemals in seiner reinen Form aufgefunden. Im Allgemeinen lässt sich sagen, daß das itinerante Bild den Grundzustand beschreibt, während thermische Anregungen einen Übergang zu einer lokalisierten Sichtweise erfordern. Im vorliegenden Projekt wurde versucht zu einer Lösung dieser Diskrepanz beizutragen und Vorschläge zu unterbreiten, wie die magnetischen Eigenschaften bei endlichen Temperaturen beschrieben und verstanden werden können. Es sollte nicht unerwähnt bleiben, daß das Ergebnis solcher Untersuchungen auch unmittelbare technologische Auswirkungen zeitigt, da die Bestimmung der Curie Temperatur auf der Basis eine mikroskopischen Modelles unmittelbar das sogenannte "alloy design" beeinflusst. Als Bespiel sei der Hochleistungspermanentmagnet Nd2 Fe14B genannt, der das höchste Energieprodukt aller bekannten Materialen aufweist (bis 360 kJ/mol). Unglücklicherweise liegt die Curie Temperature dieses Materiales nur bei etwa 300 C, sodaß die Anwendbarkeit auf Raumtemperatur beschränkt bleibt. Der Grund dafür liegt in der starken Temperaturabhängigkeit der sog. Entmagnetisierung, welche zur Folge hat, das bereits bei etwa 100 C Nd 2 Fe14B einen schlechteren Wirkungsgrad hat als z.B. SmCo 5 . Auf der Basis dieses Projektes sollte es nun möglich sein Vorschläge zu machen wie solche Legierungen zu verändern sind um einerseits ihre guten Eigenschaften zu erhalten und andererseits die Curie Temperaturen zu erhöhen.