Browsing by Author "Nothardt, Axel"

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Untersuchungen zum Magnetotransport und Magnetisierungseffekten in niederdimensionalen organischen Metallen und Supraleitern
(2005) Nothardt, Axel; Schweitzer, Dieter (Prof. Dr.)
In dieser Arbeit wurden organische Metalle, hier speziell Radikalkationensalze basierend auf dem Donor BEDT-TTF und dem Donor TMTSF, mit Hilfe von Quantenoszillationen, die mit der de Haas-van Alphen- (dHvA) und der Shubnikov-de Haas- (SdH) Methode gemessen wurden, auf fermiologische Eigenschaften untersucht. Mit der Lifshitz-Kosevich-Theorie (LK-Theorie), die diese Quantenoszil-lationen beschreibt, können wichtige Informationen zur Charakterisierung der Materialien gewonnen werden. Aufgrund eines stapel- oder schichtförmigen Aufbaus weisen solche Substanzen niederdimensionale elektronische Eigenschaften auf. Mit Theta-(BEDT-TTF)2I3 wurden erstmals reine Kristalle untersucht, welche zuvor unter Zusatz und Einbau von -Anionen hergestellt worden waren. Die Kristalle zeigen beim Abkühlen bis zu einer Temperatur von 3,6 K metallische Eigenschaften und ein Teil wird bei tieferen Temperaturen supraleitend. Aufgrund der hohen Zweidimensionalität der elektronischen Eigenschaften besteht ihre Fermi-Fläche aus einem leicht gewellten Zylinder und aus leicht gewellten Ebenen. Wegen der hohen Reinheit der Einkristalle konnte diese leichte Wellung exakt bestimmt werden. Durch thermisches Behandeln bei 70°C für nur 2 Stunden konnte das Material in eine neue Phase, die sogenannte Theta(Temp) -Phase umgewandelt werden. Die Struktur dieser Phase zeigt, dass die Anordnung der BEDT-TTF-Moleküle sich bei dieser Umwandlung nicht ändert, die -Anionen aber im Gegen-satz zur Q-Phase in den Anionenkanälen auf festen Gitterplätzen und nicht wie dort auf statistisch verschobenen Plätzen sitzen. Es konnte mit Quantenoszillationsmes-sungen gezeigt werden, dass sich die Fermiologie im Rahmen der Messgenauigkeit nicht ändert. Da in Theta(Temp)-(BEDT-TTF)2I3 jedoch die Anionen geordnet vorliegen, steigt die Sprungtemperatur geringfügig auf 4 K an und im Gegensatz zu Theta-(BEDT-TTF)2I3 werden alle Kristalle supraleitend. Das Metall Kappa-(BEDT-TTF)2I3, das bei einer Temperatur von 4 K supralei-tend wird, besitzt extrem zweidimensionale elektronische Eigenschaften. So wurden im metallischen Zustand bei einer besonderen Orientierung, bei der das Magnetfeld senkrecht zu den leitenden Ebenen steht, Elektronenlokalisierungen - wie sie im Quanten-Hall-Effekt (QHE) und im fraktionierten Quanten-Hall-Effekt (FQHE) auftreten - entdeckt. In dieser Arbeit wurden Drücke bis zu 9 kbar an Kappa-(BEDT-TTF)2I3 angelegt, die die Kopplung der Ebenen erhöhten. Erstmals konnte gezeigt werden, dass die Elektronenlokalisierungen trotz der erhöhten Ebenenkopp-lung auch bei diesen Drücken noch auftreten. Bei Normaldruck ist (TMTSF)2ReO4 ein eindimensionales Metall, das beim Ab-kühlen bei 180 K einen Übergang in einen isolierenden Zustand macht. Durch einen Druck von 8,5 kbar kann dieser Phasenübergang unterdrückt werden, wie bereits früher gezeigt wurde. Bei tiefen Temperaturen konnten mit Quantenoszillations-messungen zweidimensionale Eigenschaften nachgewiesen werden. Dabei traten auch die bereits früher beobachteten feldinduzierten Spindichtewellen auf, die mit dem QHE in Verbindung stehen.