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Title
Kondo-Gitter Verhalten und magnetische Ordnung in YbCu4.5 und Yb0.78Y0.22Cu4In / Roland Galos
AuthorGalos, Roland
CensorBauer, Ernst
Published2009
DescriptionIV, 69 Bl. : Ill., graph. Darst.
Institutional NoteWien, Techn. Univ., Dipl.-Arb., 2009
LanguageGerman
Document typeThesis (Diplom)
Keywords (DE)YbCu4.5 / Yb0.78Y0.22Cu4In / Kondoeffekt / Modell von Cornut und Coqblin / magnetische Ordnung
Keywords (EN)YbCu4.5 / Yb0.78Y0.22In / Kondo effect / Cornut and Copblin model / magnetic order
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-27548 Persistent Identifier (URN)
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Kondo-Gitter Verhalten und magnetische Ordnung in YbCu4.5 und Yb0.78Y0.22Cu4In [2.32 mb]
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Abstract (German)

Die vorliegende Diplomarbeit hatte zum Ziel, Transport- und thermodynamische Eigenschaften von Yb-Verbindungen mit komplexer Kristallstruktur zu untersuchen.

Speziell die Suszeptibilitätsmessung bestätigen in beiden Proben deutlich den 4f13-Zustand des Yb-Ions und damit dessen Valenz von etwa 3+. Bei Yb_0.78Y_0.22Cu_4In gibt es aber Anzeichen dafür, dass sich auch der Yb2+ -Zustand mit dem dominierenden Yb3+ überlagert. Die Magnetisierungsdaten zeigen keinen Phasenübergang 1. Ordnung, wie er bei einer Valenzinstabilität (z.B. YbCu_4In) auftritt. Das magnetische Moment mu_eff=3.39mu_B von Yb_0.78Y_0.22Cu_4In liegt näher beim theoretischen Wert von Yb3+ (mu_eff=4.54mu_B) als bei Yb2+ (mu_eff=0).

Das zeigt die Dominanz des Yb3+ -Zustandes von Ytterbium bei höheren Temperaturen.

Yb_0.78Y_0.22Cu_4In ordnet antiferromagnetisch unterhalb einer Temperatur von T_N15 K. Wobei ein weiterer magnetischer Phasenübergang, in eine ferromagnetische Phase, unterhalb von etwa 6 K auftritt. Auf den Widerstandskurven, rho(T), kann man über etwa 5 kbar keine Phasenübergänge mehr erkennen. Das bedeutet, dass die Probe nicht mehr magnetisch ordnet; Druck hat die geordneten magnetischen Phasen unterdrückt.

Beide Proben, besonders YbCu_4.5, zeigen bei tiefen Temperaturen auch Fermiflüssigkeitsverhalten. Kondo-Effekt, RKKY-Wechselwirkung konkurrieren in den Systemen, während der Kristallfeldeffekt die entarteten Energieniveaus aufspaltet.

Yb_0.78Y_0.22Cu_4In zeigt eine Kondotemperatur von T_K20 K.

Das effektive Moment mu_eff=4.54mu_B, gemessen entlang der c-Achse von YbCu_4.5, stimmt exakt mit dem theoretischen Wert überein. Daraus kann gefolgert werden, dass in dieser Probe Yb nur im 3+ -Zustand vorliegt.

YbCu_4.5 ist magnetisch ungeordnet und scheint im Rahmen des Modells von Cornut und Coqblin beschreibbar zu sein. Die Temperatur des Widerstandsmaximums T_max und somit auch die Kondotemperatur fällt, wie beobachtet, mit steigendem Druck ab. Ein lokales Minimum von T_max in Abhängikeit des Druckes, konnte nicht beobachtet werden, wobei aufgrund des Ausfalls der Probe nur bis etwa 12 kbar gemessen wurde. Mit angelegtem Magnetfeld steigt T_max In YbCu_4.5 scheint tatsächlich die YbCu_4.4-Phase zu überwiegen. Eine klare Trennung ist derzeit nicht möglich.

Abstract (English)

The aim of this work was to describe transport and thermodynamical properties of Yb compounds such as YbCu_4.5 and Yb_0.78Y_0.22Cu_4In possessing complex crystal structures.

Susceptibility measurement of Yb_0.78Y_0.22Cu_4In confirmed an almost 3+ state of the Yb ions, yielding a 4f13 electronic configuration. There is, however a possibility of a small admixture of Yb2+ to the dominating Yb3+ states. This can be read off from an effective magnetic moment in the proximity of the theoretical one.

Yb_0.78Y_0.22Cu_4In orders antiferromagnetically below about 15 K. There is a second magnetic phase transition into a presumably ferromagnetic state below 6 K. Pressure suppresses both phase transitions and temperature dependent resistivity above 5 kbar does not show any sign of ordering anymore.

For both compounds, particularly for YbCu_4.5, Fermi liquid properties are evident at low temperatures. This results from the Kondo effect and RKKY interaction, competing each other, while the crystal field effect splits the degenerated energy states. In Yb_0.78Y_0.22Cu_4 a Kondo temperature of about 20 K is deduced.

The effective magnetic moment (4.54mu_B), measured along the c-axis of YbCu4.5, matches perfectly the theoretical value (4.54mu_B) of Yb3+ ions. YbCu4.5 does not order magnetically and can be accounted for in terms of a model of Cornut and Copblin. The temperature at the resistivity maximum (T_max) and therefore the Kondo temperature decreases if pressure rises. This is a unique behaviour of Yb systems and does not occur in any other Kondo materials. By applying magnetic fields, T_max rises. It turns out that binary YbCu_4.5 is dominated by a YbCu_4.4 phase rather than by the nominal one. Right now, there is no possibility to disentangle both phases.