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Title
Physical properties of the anisotropic Kondo insulator CeRu4Sn6 [CeRu tief 4Sn tief6] / von Hannes Heinrich Winkler
AuthorWinkler, Hannes Heinrich
CensorBühler-Paschen, Silke
Published2013
Description5, XI, 178 S. : Ill., zahlr. graph. Darst.
Institutional NoteWien, Techn. Univ., Diss., 2013
Annotation
Zsfassung in dt. Sprache
LanguageEnglish
Bibl. ReferenceOeBB
Document typeDissertation (PhD)
Keywords (GND)Kondo-Effekt / Cerverbindungen / Rutheniumverbindungen / Zinnverbindungen / Intermetallische Verbindungen / Einkristall / Physikalische Eigenschaft
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-77635 Persistent Identifier (URN)
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Physical properties of the anisotropic Kondo insulator CeRu4Sn6 [CeRu tief 4Sn tief6] [27.65 mb]
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Abstract (German)

Kondo Isolatoren oder auch Kondo Halbleiter bilden eine kleine Materialklasse, die einen ungewöhnlichen Temperaturverlauf der physikalischen Eigenschaften zeigt. Das isolierende oder halbleitende Verhalten bei tiefen Temperaturen wird durch eine temperaturabhängige schmale Lücke in der Zustandsdichte der Elektronen an der Fermikante hervorgerufen. Der Großteil der bisher bekannten Kondo Isolatoren besitzt eine kubische Kristallstruktur und kann mit einem vereinfachten Hybridisierungsmodell, welches das Entstehen der Lücke durch die Hybridisierung der Leitungs- und lokalisierten f-Elektronen beinhaltet, beschrieben werden. Demgegenüber stehen Verbindungen mit geringerer Kristallsymmetrie (tetragonal, orthorhombisch), die durch das obige Modell nicht beschrieben werden können und dessen theoretische Beschreibung noch weitgehend fehlt. In dieser Arbeit wird die tetragonale Verbindung CeRu4Sn6 untersucht. Vorangegangene Messungen an Polykristallen zeigten Hinweise, dass CeRu4Sn6 als Kondo Isolator klassifiziert werden kann. Erste Magnetisierungs- und spezifische Wärmemessungen mit angelegten magnetischen Feldern entlang unterschiedlicher Kristallachsen zeigten anisotropes Verhalten. Aufgrund dieser Ergebnisse, wurde ein anisotropes Öffnen der Energielücke vermutet, welches in dieser Arbeit untersucht wird. Dafür wurden qualitativ hochwertige CeRu4Sn6 Einkristalle gezüchtet. Des weiteren wurden eine Reihe von Messungen unterschiedlicher physikalischer Eigenschaften durchgeführt um vor allem die elektronischen Eigenschaften, das Öffnen der Lücke in der Zustandsdichte der Elektronen und die Kristallfeldaufspaltung der lokalisierten f-Elektronen zu untersuchen. Alle gemessenen Eigenschaften zeigen stark anisotropes Verhalten zwischen der [001]-Achse und der (001)-Ebene. Der Hauptgrund für das unterschiedliche Verhalten wird auf anisotrope Hybridisierungseffekte zurückgeführt. Aufgrund der Ergebnisse dieser Arbeit ist die Verbindung CeRu4Sn6 ein potentieller Kandidat für die Untersuchung von anisotroper Hybridisierung in nichtkubischen Systemen.

Abstract (English)

Kondo insulators/semiconductors are a small group of materials showing unusual temperature-dependence of physical properties. At low temperature, a temperature-dependent narrow gap opens in the electronic density of states (DOS) at the Fermi level leading to insulating or semiconducting behaviour. The commonly adopted hybridization gap picture provides an overall description of the most common, cubic Kondo insulators. However, in systems with lower symmetry the situation is more complex, and far from being understood. Within this PhD thesis, the tetragonal compound CeRu4Sn6 is investigated which was classified as putative Kondo insulator by previous measurements on polycrystalline samples. In addition, previous measurements on single crystals revealed anisotropy of the magnetization and the specific heat in magnetic fields applied along different crystallographic directions. So, an opening of an anisotropic hybridization gap in CeRu4Sn6 was suggested. Therefore, a detailed investigations of the putative anisotropic Kondo insulator CeRu4Sn6 was of great interest to determine the nature of its behaviour accurately. Firstly, high-quality single crystals of CeRu4Sn6 were successfully grown. Next, a broad spectrum of physical properties measurements were performed to investigate mainly the electronic properties, the gap formation and crystalline electric field splitting. All electronic properties show distinct anisotropy between the tetragonal [001] axis and the basal (001) plane. The main origin of this behaviour is suggested to be due to anisotropic hybridization effects. Hence, CeRu4Sn6 is a potential candidate to investigate anisotropic hybridization in a tetragonal compound which was already started within this thesis.