Ultratieftemperaturkalorimetrie zum Studium von NFL Systemen

Die Fermiflüssigkeitstheorie erwies sich als äußerst erfolgreich zur Beschreibung von komplexen intermetallischen Verbindungen mit stark korrelierten Elektronen, bei denen 3d, 4f, oder 5f Elektronen involviert sind. Die Hybridisierung dieser Elektronen mit den Leitungselektronen nahe der Fermi Energie führt zu einer bis zu mehr als tausendfachen elektronischen Massenerhöhung. Daher werden diese Verbindungen als Heavy Fermionen (HF) Systeme bezeichnet. Dieses Modell versagt jedoch und eine Fermiflüssigkeitsinstabilität tritt auf, wenn die Übergangstemperatur eines Phasenüberganges 2. Ordnung (wie z. B. Magnetismus) durch ein externes Feld oder durch Druck gegen 0 K geschoben wird. Dies führt zu Non-Fermi-Liquid (NFL) Eigenschaften in der Nähe eines quantentkritischen Punktes (QCP). Wir fanden neue intermetallische Verbindungen mit der Stöchiometrie RT 9 X4 (R = Seltene Erden, T = Co, Ni und X = Ge, Si), die in der LaFe9 Si 4 -Struktur kristallisieren. Während CeNi9 X4 (X = Si, Ge) heavy Fermion bzw. Non-Fermi-Liquid Eigenschaften aufweisen, ist YCo 9 Si 4 ein schwach itineranter Ferromagnet. LaCo9 Si 4 ist ein Spinfluktuationssystem, das einen metamagnetischen Übergang bei 4T aufweist. Dies ist der niedrigste itinerante metamagnetische Übergang in Seltenen Erd -3d Übergangsmetallen. Der schwache Bandferromagnetismus im System LaCo13-x Si x verschwindet etwa bei der stöchiometrischen 1-9-4 Verbindung und lässt vermuten, dass LaCo9 Si 4 sich in der Nähe eines feromagnetischen QCP befindet. Wir konnten zeigen, dass CeNi9 Si 4 ein typisches Modellsystem für ein Kondo Gitter ist und CeNi9 Ge4 non-Fermi- liquid Eigenschaften aufweist, die durch eine logarithmische Divergenz des Quotienten der spezifischen Wärme und der Temperatur (C/T) bei tiefen Temperaturen gekennzeichnet sind. Das Verhältnis von C/T ist ein Maß für die Quasiteilchenmasse und erreicht bei 80 mK eine etwa 6000-fache Erhöhung der Elektronenmasse, das ist der höchste bisher gefundenen Wert. Koexistenz von Antiferromagnetismus haben wir in der neuen nicht-centrosymmetrischen Verbindung CePt 3 Si gefunden, wobei dies der erste heavy Fermion Superleiter ohne Inversionszentrum ist. Dies hat wesentliche Konsequenzen für den Mechanismus Cooper Paare zu bilden und ist eine Herausforderung neue theoretische Konzepte zu entwickeln. Das Auftreten von Supraleitung unterhalb der antiferromagnetischen Ordnung wurde auch im System CePt 3 (Si,Ge) gefunden und ist im Einklang mit dem generellen Phasendiagramm, bei dem Quantenkritikalität eine Rolle spielt und der Paarungsmechanismus möglicherweise durch magnetische Fluktuationen verursacht wird.