Heidelberg, Univ., Diss., 2001.

Stuttgart, Univ., Diss., 2004.

Chemnitz, Techn. Univ., Diss., 1998.

Es wird eine Methode vorgestellt, die es ermoeglicht, Waermeleitfaehigkeitsmessungen an sowohl in-situ als auch ex-situ hergestellten duennen Schichten durchzufuehren. Es wurden Messungen der Waermeleitfaehigkeit und des elektrischen Widerstandes fuer das System Cu_{x}Sn_{100-x} 0<=x<=100 im Temperaturbereich von 1.2 K bis 360 K durchgefuehrt. Die Proben wurden jeweils nach der Herstellung im amorphen bzw. mikrokristallinen Zustand und nach dem Anlassen auf 360 K im kristallisierten Zustand gemessen. Die Ergebnisse werden im Rahmen der in der Literatur gebraeuchlichen Modelle diskutiert. Da es sich bei Cu-Sn um ein metallisches System handelt, tragen sowohl Elektronen als auch Phononen zur Waermeleitfaehigkeit bei. Die Trennung der Beitraege mit Hilfe des Wiedemann-Franz'schen Gesetzes bereitet wegen der starken Elektron-Phonon-Kopplung Schwierigkeiten. In der Waermeleitfaehigkeit der amorphen Cu-Sn-Legierungen bei tiefen Temperaturen wird ein Bereich schwaecherer Temperaturabhaengigkeit gefunden. Dieser Plateaubereich deutet auf zusaetzliche Wechselwirkungsmechanismen hin und verschiebt sich mit steigender Cu-Konzentration zu kleineren Temperaturen. Er tritt bei den Cu-reichen Proben, die aufgrund der hohen Kristallisationstemperatur einen geringeren Kristallisationsgrad aufweisen, auch im kristallisierten Zustand auf. Demzufolge ist das Plateau in diesem Fall zu tieferen Temperaturen verschoben. Die Verschiebung des Plateaus mit der Konzentration kann im Rahmen des Modells der Phonon-Rotonen verstanden werden. Phonon-Rotonen sind lokalisierte niederenergetische Anregungen, die bei Wellenzahlen Q_{pe}=K_{pe} auftreten und bei einer charakteristischen Temperatur T_{0} angeregt werden koennen. Sie tragen entgegen den Debye-Phononen selbst nicht zur Waermeleitfaehigkeit bei, sondern wirken als deren Wechselwirkungspartner. K_{pe} bezeichnet die Lage eines elektronisch induzierten Strukturpeaks, dessen Hoehe mit der Zusammensetzung der Legierung skaliert. Die Hoehe des Strukturpeaks ist umgekehrt proportional zur Anregungsenergie der Phonon-Roton-Zustaende. Das bedeutet, dass ein Plateaubereich bei hohen Temperaturen auftritt, wenn der Strukturfaktor bei K_{pe} klein ist und umgekehrt. Damit ist es gelungen, im Gegensatz zum Modell der Zwei-Niveau-Systeme die Tieftemperaturanomalien in der Waermeleitfaehigkeit aehnlich wie die Anomalien in der Thermokraft bei tiefen Temperaturen direkt auf die Struktur der Proben zurueckzufuehren.

Chemnitz, Techn. Univ., Diplomarb., 2004.

Gegenstand der vorliegenden Dissertation, die am Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung (IFW) in Dresden durchgeführt wurde, sind die Herstellung und Analyse von supraleitenden Dünnschichten aus Seltenerd-Nickel-Borkarbiden, die mit einer biaxialen Vorzugstextur versehen sind. Dazu wurde am Beispiel von LuNi2B2C ein Prozessfenster für epitaktisches Wachstum dieser Materialien auf MgO(110)-Einkristallsubstraten definiert, wodurch im Vergleich zu früheren Arbeiten zu Dünnschichten aus Seltenerd-Nickel-Borkarbiden eine verbesserte Textur und eine höhere Schichtqualität erzielt wurde. Struktur, insbesondere die Ausbildung der biaxialen Textur, und Supraleitung der Schichten, insbesondere die Anisotropie des oberen kritischen Feldes in Abhängigkeit von Winkel und Temperatur, bilden die beiden Schwerpunkte der Untersuchungen. Als Ausblick wurde die Abscheidung von Seltenerd-Nickel-Borkarbid-Legierungsschichten am Beispiel von (HoxLu1-x)Ni2B2C demonstriert. Durch entsprechende Anpassung der Prozessparameter konnte, von LuNi2B2C ausgehend, die biaxiale Textur in den Legierungsdünnschichten weitgehend erhalten werden. Dies schafft als Ergänzung zur Kristallzucht eine attraktive Möglichkeit für zukünftige Untersuchungen dieser Materialien.

Gegenstand der vorliegenden Dissertation, die am Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung (IFW) in Dresden durchgeführt wurde, sind die Herstellung und Analyse von supraleitenden Dünnschichten aus Seltenerd-Nickel-Borkarbiden, die mit einer biaxialen Vorzugstextur versehen sind. Dazu wurde am Beispiel von LuNi2B2C ein Prozessfenster für epitaktisches Wachstum dieser Materialien auf MgO(110)-Einkristallsubstraten definiert, wodurch im Vergleich zu früheren Arbeiten zu Dünnschichten aus Seltenerd-Nickel-Borkarbiden eine verbesserte Textur und eine höhere Schichtqualität erzielt wurde. Struktur, insbesondere die Ausbildung der biaxialen Textur, und Supraleitung der Schichten, insbesondere die Anisotropie des oberen kritischen Feldes in Abhängigkeit von Winkel und Temperatur, bilden die beiden Schwerpunkte der Untersuchungen. Als Ausblick wurde die Abscheidung von Seltenerd-Nickel-Borkarbid-Legierungsschichten am Beispiel von (HoxLu1-x)Ni2B2C demonstriert. Durch entsprechende Anpassung der Prozessparameter konnte, von LuNi2B2C ausgehend, die biaxiale Textur in den Legierungsdünnschichten weitgehend erhalten werden. Dies schafft als Ergänzung zur Kristallzucht eine attraktive Möglichkeit für zukünftige Untersuchungen dieser Materialien.:Einleitung 1 Seltenerd–Nickel–Borkarbide: Materialeigenschaften und Herstellungsverfahren 2 Schichtpräparation 3 Strukturelle Eigenschaften der LuNi2B2C–Dünnschichten 4 In–Plane–Orientierung und Texturentwicklung 5 Supraleitende Eigenschaften der LuNi2B2C–Dünnschichten 6 Anisotropie des oberen kritischen Feldes in LuNi2B2C 7 Epitaktische HoxLu1-xNi2B2C–Mischserie 8 Zusammenfassung und Ausblick Anhang

Thin amorphous films of binary aluminum-chromium alloys have been produced by flash evaporation and characterized by means of electron diffraction and measurements of transport properties. Beside the known effect of hybridization on the phase stability an additional structure forming mechanism could be identified in the aluminum-chromium alloys and other amorphous binary aluminum-transition-metal alloys as well. A systematical influence of the transition-metal-d-electrons on the plasma resonance energies was found. / Es wurden amorphe Schichten von binären Aluminium-Chrom-Legierungen mit Hilfe abschreckender Kondensation aus der Gasphase hergestellt und einer elektronischen und strukturellen Charakterisierung unterzogen. Neben dem bereits bekannten Einfluss von Hybridisierungsmechanismen auf die Strukturbildung und Stabilität der amorphen Aluminium-Übergangsmetall-Legierungen, konnte ein weiterer Ordnungsmechanismus bei hohen Chrom-Anteilen gefunden werden. Im Vergleich mit anderen, bereits früher untersuchten, binären amorphen Aluminium-Übergangsmetall-Lergierungen, konnte gezeigt werden, dass dieses Verhalten auch dort auftritt. Desweiteren konnte eine Systematik im Einfluss der Übergangsmetall-d-Elektronen auf die Plasmaresonanz der Aluminium-Übergangsmetall-Legierungen gefunden werden.

In the last decade, a large number of studies have been devoted to the peculiarities of correlated physics found in the quasi-two-dimensional square lattice iridium oxides. It was shown that this 5d family of transition metal oxides has strong structural and electronic similarities to the famous 3d family of copper oxides. Moreover, a delicate interplay of on-site spin-orbit coupling, Coulomb repulsion and crystalline electric field interactions is expected to drive various exotic quantum states. Many theoretical proposals were made in the last decade including the prediction of possible superconductivity in square-lattice iridates emerging as a sister system to high-Tc cuprates, which however met only limited experimental confirmation. One can, therefore, raise a general question: To what extent is the low-energy physics of the quasi-two-dimensional square-lattice iridium oxides different from other transition metal oxides including cuprates? In this thesis we investigate some of the effects which are usually neglected in studies on iridates, focusing on quasi-two-dimensional square-lattice iridates such as Sr2IrO4 or Ba2IrO4. In particular, we discuss the role of the electron-phonon coupling in the form of Jahn-Teller interaction, electron-hole asymmetry introduced by the strong correlations and some effects of coupling scheme chosen to calculate multiplet structure for materials with strong on-site spin-orbit coupling. Thus, firstly, we study the role of phonons, which is almost always neglected in Sr2IrO4, and discuss the manifestation of Jahn-Teller effect in the recent data obtained on Sr2IrO4 with the help of resonant inelastic x-ray scattering. When strong spin-orbit coupling removes orbital degeneracy, it would at the same time appear to render the Jahn-Teller mechanism ineffective. We show that, while the Jahn-Teller effect does indeed not affect the antiferromagnetically ordered ground state, it leads to distinctive signatures in the spin-orbit exciton. Second, we focus on charge excitations and determine the motion of a charge (hole or electron) added to the Mott insulating, antiferromagnetic ground-state of square-lattice iridates. We show that correlation effects, calculated within the self-consistent Born approximation, render the hole and electron case very different. An added electron forms a spin-polaron, which closely resembles the well-known cuprates, but the situation of a removed electron is far more complex. Many-body configurations form that can be either singlets and triplets, which strongly affects the hole motion. This not only has important ramifications for the interpretation of angle-resolved photoemission spectroscopy and inverse photoemission spectroscopy experiments of square lattice iridates, but also demonstrates that the correlation physics in electron- and hole-doped iridates is fundamentally different. We then discuss the application of this model to the calculation of scanning tunneling spectroscopy data. We show that using scanning tunneling spectroscopy one can directly probe the quasiparticle excitations in Sr2IrO4: ladder spectrum on the positive bias side and multiplet structure of the polaron on the negative bias side. We discuss in detail the ladder spectrum and show its relevance for Sr2IrO4 which is in general described by more complicated extended t-J -like model. Theoretical calculation reveals that on the negative bias side the internal degree of freedom of the charge excitation introduces strong dispersive hopping channels encaving ladder-like features. Finally, we discuss how the choice of the coupling scheme to calculate multiplet structure can affect the theoretical calculation of angle-resolved photoemission spectroscopy and scanning tunnelling spectroscopy spectral functions.

Es wird eine Methode vorgestellt, die es ermoeglicht, Waermeleitfaehigkeitsmessungen an sowohl in-situ als auch ex-situ hergestellten duennen Schichten durchzufuehren. Es wurden Messungen der Waermeleitfaehigkeit und des elektrischen Widerstandes fuer das System Cu_{x}Sn_{100-x} 0<=x<=100 im Temperaturbereich von 1.2 K bis 360 K durchgefuehrt. Die Proben wurden jeweils nach der Herstellung im amorphen bzw. mikrokristallinen Zustand und nach dem Anlassen auf 360 K im kristallisierten Zustand gemessen. Die Ergebnisse werden im Rahmen der in der Literatur gebraeuchlichen Modelle diskutiert. Da es sich bei Cu-Sn um ein metallisches System handelt, tragen sowohl Elektronen als auch Phononen zur Waermeleitfaehigkeit bei. Die Trennung der Beitraege mit Hilfe des Wiedemann-Franz'schen Gesetzes bereitet wegen der starken Elektron-Phonon-Kopplung Schwierigkeiten. In der Waermeleitfaehigkeit der amorphen Cu-Sn-Legierungen bei tiefen Temperaturen wird ein Bereich schwaecherer Temperaturabhaengigkeit gefunden. Dieser Plateaubereich deutet auf zusaetzliche Wechselwirkungsmechanismen hin und verschiebt sich mit steigender Cu-Konzentration zu kleineren Temperaturen. Er tritt bei den Cu-reichen Proben, die aufgrund der hohen Kristallisationstemperatur einen geringeren Kristallisationsgrad aufweisen, auch im kristallisierten Zustand auf. Demzufolge ist das Plateau in diesem Fall zu tieferen Temperaturen verschoben. Die Verschiebung des Plateaus mit der Konzentration kann im Rahmen des Modells der Phonon-Rotonen verstanden werden. Phonon-Rotonen sind lokalisierte niederenergetische Anregungen, die bei Wellenzahlen Q_{pe}=K_{pe} auftreten und bei einer charakteristischen Temperatur T_{0} angeregt werden koennen. Sie tragen entgegen den Debye-Phononen selbst nicht zur Waermeleitfaehigkeit bei, sondern wirken als deren Wechselwirkungspartner. K_{pe} bezeichnet die Lage eines elektronisch induzierten Strukturpeaks, dessen Hoehe mit der Zusammensetzung der Legierung skaliert. Die Hoehe des Strukturpeaks ist umgekehrt proportional zur Anregungsenergie der Phonon-Roton-Zustaende. Das bedeutet, dass ein Plateaubereich bei hohen Temperaturen auftritt, wenn der Strukturfaktor bei K_{pe} klein ist und umgekehrt. Damit ist es gelungen, im Gegensatz zum Modell der Zwei-Niveau-Systeme die Tieftemperaturanomalien in der Waermeleitfaehigkeit aehnlich wie die Anomalien in der Thermokraft bei tiefen Temperaturen direkt auf die Struktur der Proben zurueckzufuehren.