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1	Electronic self-organization in layered transition metal dichalcogenides Ritschel, Tobias 17 November 2015 (has links) (PDF) The interplay between different self-organized electronically ordered states and their relation to unconventional electronic properties like superconductivity constitutes one of the most exciting challenges of modern condensed matter physics. In the present thesis this issue is thoroughly investigated for the prototypical layered material 1T-TaS2 both experimentally and theoretically. At first the static charge density wave order in 1T-TaS2 is investigated as a function of pressure and temperature by means of X-ray diffraction. These data indeed reveal that the superconductivity in this material coexists with an inhomogeneous charge density wave on a macroscopic scale in real space. This result is fundamentally different from a previously proposed separation of superconducting and insulating regions in real space. Furthermore, the X-ray diffraction data uncover the important role of interlayer correlations in 1T-TaS2. Based on the detailed insights into the charge density wave structure obtained by the X-ray diffraction experiments, density functional theory models are deduced in order to describe the electronic structure of 1T-TaS2 in the second part of this thesis. As opposed to most previous studies, these calculations take the three-dimensional character of the charge density wave into account. Indeed the electronic structure calculations uncover complex orbital textures, which are interwoven with the charge density wave order and cause dramatic differences in the electronic structure depending on the alignment of the orbitals between neighboring layers. Furthermore, it is demonstrated that these orbital-mediated effects provide a route to drive semiconductor-to-metal transitions with technologically pertinent gaps and on ultrafast timescales. These results are particularly relevant for the ongoing development of novel, miniaturized and ultrafast devices based on layered transition metal dichalcogenides. The discovery of orbital textures also helps to explain a number of long-standing puzzles concerning the electronic self-organization in 1T-TaS2 : the ultrafast response to optical excitations, the high sensitivity to pressure as well as a mysterious commensurate phase that is commonly thought to be a special phase a so-called “Mott phase” and that is not found in any other isostructural modification. Ladungsdichtewellen Dichtefunktionaltheorie Röntgendiffraktion Druck TaS2 Uebergangsmetaldichalkogenide charge density wave orbital order x-ray diffraction pressure density functional theory transition metal dichalcogenides TaS2 ddc:530 rvk:UP 2200
2	Electron Energy-Loss Spectroscopy on Underdoped Cuprates and Transition-Metal Dichalcogenides Schuster, Roman 09 March 2010 (has links) (PDF) Die vorliegende Arbeit befasst sich mit Elektronenenergieverlustspektroskopie an unterdotierten Kupratsupraleitern und Übergangsmetalldichalcogeniden. Nach einem kurzen Abriss über die der experimentellen Methode zugrundeliegenden theoretischen Tatsachen folgen zwei experimentelle Kapitel. Für das prototypische Kupratsystem Ca2-xNaxCuO2Cl2 wird für verschiedene Dotierungskonzentrationen zunächst die Entwicklung der Ladungstransferanregungen untersucht. Man findet eine substanzielle Umverteilung des spektralen Gewichtes, verbunden mit einem starken Einbruch der Dispersion dieser Anregungen. Beides wird im Rahmen der Wechselwirkung mit Spinfreiheitsgraden innerhalb der Kupfer-Sauerstoff-Ebene diskutiert. Anschliessend erfolgt die Diskussion einer ausschließlich für zehnprozentige Dotierung auftretenden Symmetriebrechung der optischen Antwortfunktion, für die verschiedene mögliche Szenarien vorgeschlagen werden. Im Kapitel über die Dichalcogenide liegt der Fokus auf dem Verhalten des Ladungsträgerplasmons, das für alle Substanzen dieser Gruppe mit Ladungsordnung eine negative Dispersion aufweist. Dieses Verhalten läßt sich durch in-situ Interkalation zusätzlicher Ladungstraeger umkehren, so dass man eine dotierungsabhängige Plasmonendispersion erhält. Es werden verschiedene Szenarien für dieses Verhalten diskutiert. / The present thesis describes electron energy-loss spectroscopy on underdoped cuprate superconductors and transition-metal dichalcogenides. After a brief introduction into the experimental method there are two experimental chapters. For the prototype cuprate system Ca2-xNaxCuO2Cl2 the behavior of the charge-transfer excitations is investigated as a function of doping. The observed substantial redistribution of spectral weight and the accompanying breakdown of their dispersion is discussed in terms of a coupling to the spin degrees of freedom within the copper-oxygen plane. For x=0.1 there is a pronounced symmetry breaking in the optical response function which is discussed in terms of different possible scenarios. The chapter on the dichalcogenides focuses on the properties of the charge-carrier plasmon which shows a negative dispersion for all representatives of this family exhibiting a charge-density wave instability. This behavior can be influenced by in-situ intercalation of additional charges, the result being a doping dependent plasmon dispersion. Several approaches to reconcile these findings are considered. Kuprate Ladungsdichtewellen Plasmonen Elektronenenergieverlustspektroskopie Inelastische Elektronenstreuung Übergangsmetalldichalcogenide Cuprates Charge-Density Waves Plasmons Electron Energy-Loss Spectroscopy Inelastic Electron Scattering Transition-Metal Dichalcogenides ddc:530 rvk:UP 2200
3	Electronic self-organization in layered transition metal dichalcogenides Ritschel, Tobias 30 October 2015 (has links) The interplay between different self-organized electronically ordered states and their relation to unconventional electronic properties like superconductivity constitutes one of the most exciting challenges of modern condensed matter physics. In the present thesis this issue is thoroughly investigated for the prototypical layered material 1T-TaS2 both experimentally and theoretically. At first the static charge density wave order in 1T-TaS2 is investigated as a function of pressure and temperature by means of X-ray diffraction. These data indeed reveal that the superconductivity in this material coexists with an inhomogeneous charge density wave on a macroscopic scale in real space. This result is fundamentally different from a previously proposed separation of superconducting and insulating regions in real space. Furthermore, the X-ray diffraction data uncover the important role of interlayer correlations in 1T-TaS2. Based on the detailed insights into the charge density wave structure obtained by the X-ray diffraction experiments, density functional theory models are deduced in order to describe the electronic structure of 1T-TaS2 in the second part of this thesis. As opposed to most previous studies, these calculations take the three-dimensional character of the charge density wave into account. Indeed the electronic structure calculations uncover complex orbital textures, which are interwoven with the charge density wave order and cause dramatic differences in the electronic structure depending on the alignment of the orbitals between neighboring layers. Furthermore, it is demonstrated that these orbital-mediated effects provide a route to drive semiconductor-to-metal transitions with technologically pertinent gaps and on ultrafast timescales. These results are particularly relevant for the ongoing development of novel, miniaturized and ultrafast devices based on layered transition metal dichalcogenides. The discovery of orbital textures also helps to explain a number of long-standing puzzles concerning the electronic self-organization in 1T-TaS2 : the ultrafast response to optical excitations, the high sensitivity to pressure as well as a mysterious commensurate phase that is commonly thought to be a special phase a so-called “Mott phase” and that is not found in any other isostructural modification. info:eu-repo/classification/ddc/530 ddc:530
4	Electron Energy-Loss Spectroscopy on Underdoped Cuprates and Transition-Metal Dichalcogenides Schuster, Roman 24 February 2010 (has links) Die vorliegende Arbeit befasst sich mit Elektronenenergieverlustspektroskopie an unterdotierten Kupratsupraleitern und Übergangsmetalldichalcogeniden. Nach einem kurzen Abriss über die der experimentellen Methode zugrundeliegenden theoretischen Tatsachen folgen zwei experimentelle Kapitel. Für das prototypische Kupratsystem Ca2-xNaxCuO2Cl2 wird für verschiedene Dotierungskonzentrationen zunächst die Entwicklung der Ladungstransferanregungen untersucht. Man findet eine substanzielle Umverteilung des spektralen Gewichtes, verbunden mit einem starken Einbruch der Dispersion dieser Anregungen. Beides wird im Rahmen der Wechselwirkung mit Spinfreiheitsgraden innerhalb der Kupfer-Sauerstoff-Ebene diskutiert. Anschliessend erfolgt die Diskussion einer ausschließlich für zehnprozentige Dotierung auftretenden Symmetriebrechung der optischen Antwortfunktion, für die verschiedene mögliche Szenarien vorgeschlagen werden. Im Kapitel über die Dichalcogenide liegt der Fokus auf dem Verhalten des Ladungsträgerplasmons, das für alle Substanzen dieser Gruppe mit Ladungsordnung eine negative Dispersion aufweist. Dieses Verhalten läßt sich durch in-situ Interkalation zusätzlicher Ladungstraeger umkehren, so dass man eine dotierungsabhängige Plasmonendispersion erhält. Es werden verschiedene Szenarien für dieses Verhalten diskutiert. / The present thesis describes electron energy-loss spectroscopy on underdoped cuprate superconductors and transition-metal dichalcogenides. After a brief introduction into the experimental method there are two experimental chapters. For the prototype cuprate system Ca2-xNaxCuO2Cl2 the behavior of the charge-transfer excitations is investigated as a function of doping. The observed substantial redistribution of spectral weight and the accompanying breakdown of their dispersion is discussed in terms of a coupling to the spin degrees of freedom within the copper-oxygen plane. For x=0.1 there is a pronounced symmetry breaking in the optical response function which is discussed in terms of different possible scenarios. The chapter on the dichalcogenides focuses on the properties of the charge-carrier plasmon which shows a negative dispersion for all representatives of this family exhibiting a charge-density wave instability. This behavior can be influenced by in-situ intercalation of additional charges, the result being a doping dependent plasmon dispersion. Several approaches to reconcile these findings are considered. info:eu-repo/classification/ddc/530 ddc:530
5	Untersuchung der elektronischen Struktur quasi-zweidimensionaler Einlagerungsverbindungen Danzenbächer, Steffen 13 November 2001 (has links) (PDF) Thema der vorliegenden Arbeit ist die Untersuchung ausgewählter niederdimensionaler Schichtgittersysteme, wobei das Hauptinteresse in der Erforschung der elektronischen Struktur im Zusammenhang mit Interkalationsexperimenten liegt. Einkristalline Graphit-, TiSe2- und TaSe2-Proben wurden vor und nach der Interkalation mit winkelaufgelöster Photoemission, Fermi- und Isoenergieflächenmessungen und Elektronenbeugung (LEED) analysiert. Als Interkalationsmaterialien wurden U, Eu, Gd und Cs verwendet. Die experimentellen Daten wurden mit Ergebnissen von LDA-LCAO-Bandstrukturrechnungen und Simulationen im Rahmen eines Single-Impurity-Anderson-Modells verglichen. Neben dem Einfluß unterschiedlicher Valenzelektronen der interkalierten Atome auf den Einlagerungsprozeß werden Fragen zum Lokalisierungsverhalten von 4f- und 5f-Zuständen und zu den Veränderungen in der Dimensionalität der Verbindungen durch die Einlagerung diskutiert. Ein weiterer Schwerpunkt dieser Arbeit befaßt sich mit Untersuchungen zur temperaturabhängigen Ausbildung von Ladungsdichtewellen in 1T-TaSe2. / Subject of the present thesis are investigations of selected low-dimensional layered lattice systems, with the principal goal to study the electronic structure in relation to intercalation experiments. Single-crystalline graphite-, TiSe2 - and TaSe2- samples were analyzed by angle-resolved photoemission, Fermi- and isoenergy-surface measurements, and low energy electron diffraction experiments before and after intercalation. U, Eu, Gd, and Cs were used as materials for the intercalation process. The experimental results were compared with theoretical LDA-LCAO band-structure calculations and with simulations in the framework of a single-impurity Anderson model. In addition to the influence of different numbers of valence electrons from intercalated atoms, questions concerning the localization of 4f and 5f states and changes in the dimensionality of the compounds due to the intercalation process are discussed. Investigations of the temperature dependent formation of charge density waves in 1T-TaSe2 complete this work. Graphit TiSe2 TaSe2 Interkalationsexperimente LDA-LCAO-Bandstrukturrechnungen Ladungsdichtewellen U Eu Gd Cs elektronische Struktur niederdimensionale Systeme winkelaufgelöste Photoemission LDA-LCAO band-structure calculations U Eu Gd Cs angle-resolved photoemission charge density waves electronic structure graphite TiSe2 TaSe2 intercalation experiments low-dimensional systems ddc:29 rvk:UP 3150 Bandstrukturberechnung Elektronenstruktur Graphiteinlagerungsverbindungen Interkalation Schichtgitter niederdimensionaler Halbleiter
6	Untersuchung der elektronischen Struktur quasi-zweidimensionaler Einlagerungsverbindungen Danzenbächer, Steffen 29 November 2001 (has links) Thema der vorliegenden Arbeit ist die Untersuchung ausgewählter niederdimensionaler Schichtgittersysteme, wobei das Hauptinteresse in der Erforschung der elektronischen Struktur im Zusammenhang mit Interkalationsexperimenten liegt. Einkristalline Graphit-, TiSe2- und TaSe2-Proben wurden vor und nach der Interkalation mit winkelaufgelöster Photoemission, Fermi- und Isoenergieflächenmessungen und Elektronenbeugung (LEED) analysiert. Als Interkalationsmaterialien wurden U, Eu, Gd und Cs verwendet. Die experimentellen Daten wurden mit Ergebnissen von LDA-LCAO-Bandstrukturrechnungen und Simulationen im Rahmen eines Single-Impurity-Anderson-Modells verglichen. Neben dem Einfluß unterschiedlicher Valenzelektronen der interkalierten Atome auf den Einlagerungsprozeß werden Fragen zum Lokalisierungsverhalten von 4f- und 5f-Zuständen und zu den Veränderungen in der Dimensionalität der Verbindungen durch die Einlagerung diskutiert. Ein weiterer Schwerpunkt dieser Arbeit befaßt sich mit Untersuchungen zur temperaturabhängigen Ausbildung von Ladungsdichtewellen in 1T-TaSe2. / Subject of the present thesis are investigations of selected low-dimensional layered lattice systems, with the principal goal to study the electronic structure in relation to intercalation experiments. Single-crystalline graphite-, TiSe2 - and TaSe2- samples were analyzed by angle-resolved photoemission, Fermi- and isoenergy-surface measurements, and low energy electron diffraction experiments before and after intercalation. U, Eu, Gd, and Cs were used as materials for the intercalation process. The experimental results were compared with theoretical LDA-LCAO band-structure calculations and with simulations in the framework of a single-impurity Anderson model. In addition to the influence of different numbers of valence electrons from intercalated atoms, questions concerning the localization of 4f and 5f states and changes in the dimensionality of the compounds due to the intercalation process are discussed. Investigations of the temperature dependent formation of charge density waves in 1T-TaSe2 complete this work. info:eu-repo/classification/ddc/29 ddc:29

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