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Electrical resistivity of YbRh2Si2 and EuT2Ge2 (T = Co, Cu) at extreme conditions of pressure and temperatureDionicio, Gabriel Alejandro 31 January 2007 (has links) (PDF)
This investigation address the effect that pressure, p, and temperature, T, have on 4f-states of the rare-earth elements in the isostructural YbRh2Si2, EuCo2Ge2, and EuCu2Ge2 compounds. Upon applying pressure, the volume of the unit cell reduces, enforcing either the enhancement of the hybridization of the 4f-localized electrons with the ligand or a change in the valence state of the rare-earth ions. Here, we probe the effect of a pressure-induced lattice contraction on these system by means of electrical resistivity, from room temperature down to 100 mK. At ambient pressure, the electrical resistivity of YbRh2Si2 shows a broad peak at 130 K related to the incoherent scattering on the ground state and the excited crystalline electrical field (CEF) levels. At T_N = 70 mK, YbRh2Si2 undergoes a magnetic phase transition. Upon applying pressure up to p_1 = 4 GPa , T_N increases monotonously while the peak in the electrical resistivity is shifted to lower temperatures. For p < p_1 a different behavior is observed; namely, T_N depends weakly on the applied pressure and a decomposition of the single peak in the electrical resistivity into several shoulders and peaks occurs. Above p_2 = 9 GPa, the electrical resistivity is significantly reduced for T < 50 K and this process is accompanied by a sudden enhancement of T_N. Thus, our results confirm the unexpected behavior of the magnetization as function of pressure reported by Plessel et al. The small value of the magnetic ordering temperature for p < p_2 and the strength of the mechanism that leads to the peaks and shoulders in the electrical resistivity suggest that the f-electrons are still screened by the conduction electrons. Therefore, the observed behavior for pressures lower than p_2 might be a consequence of the competition of two different types of magnetic fluctuations (seemingly AFM and FM). Furthermore, the results suggest that a sudden change of the CEF scheme occurs at pressures higher than p_1, which would have an influence on the ground state. Additionally, a comparison of the pressure dependent features in the electrical resistivity of YbRh2Si2 with similar maxima in other isostructural YbT2X2 (T = transition metal; X = Si or Ge) compounds was performed. For the comparison, a simple relation that considers the Coqblin-Schrieffer model and the hypothesis of Lavagna et al. is proposed. A systematic behavior is observed depending on the transition metal; namely, it seems that the higher the atomic radii of the T-atom the smallest the pressure dependence of the maximum in the electrical resistivity, suggesting a weaker coupling of localized- and conduction-electrons. It is also observed that an increase in the density of conduction electrons reduces the pressure dependence of the characteristic Kondo temperature. The mechanism responsible for the sudden enhancement of T_N in YbRh2Si2 at about p_2 is still unknown. However two plausible scenarios are discussed. The Eu-ions in EuCo2Ge2 and EuCu2Ge2 have a divalent character in the range 100 mK < T < 300 K. Therefore, these systems order magnetically at T_N = 23 K and T_N = 12 K, respectively. The studies performed on EuCo2Ge2 and EuCu2Ge2 as a function of pressure suggest that a change to a non-magnetic trivalent state of the Eu-ions might occur at zero temperature for pressures higher than 3 GPa and 7 GPa, respectively. A common and characteristic feature on EuCo2Ge2 and EuCu2Ge2 is the absence of a clear first order transition from the divalent to the trivalent state of the Eu-ions at finite temperature for p > 3 GPa and for p > 7 GPa, respectively. In other isostructural Eu-based compounds, a discontinuous and abrupt change in the thermodynamic and transport properties associated to the valence transition of the Eu-ions is typically observed at finite temperatures. In contrast, the electrical resistivity of EuCo2Ge2 and EuCu2Ge2 changes smoothly as a function of pressure and temperature. The analysis of the the electrical resistivity of EuCo2Ge2 suggest that a classical critical point might be close to the AFM-ordered phase, being a hallmark of this compound. The overall temperature dependence of the the electrical resistivity of EuCo2Ge2 changes significantly at 3 GPa; therefore, it seems that the system suddenly enters to a T-dependent valence-fluctuating regime. Additionally, the pressure-dependent electrical-resistivity isotherms show a step-like behavior. Thus, it is concluded that discontinuous change of the ground state might occur at 3 GPa. The electrical resistivity of EuCu2Ge2 at high pressure is characterized by a negative logarithmic T-dependence in the pressure range 5 GPa < p < 7 GPa for T > T_N and by a broad peak in the pressure dependent residual resistivity, whose maximum is located at 7.3 GPa. The first behavior resembles the incoherent scattering process typical for an exchange coupling mechanism between the localized electrons and the ligand. This and the peak effect in the local 4f susceptibility observed in NMR measurements are consistent with such a coupling mechanism. Thus, it would be for the first time that a dense Eu-based compound like EuCu2Ge2 show such a behavior. Combining the results of the experiment performed at high pressures on EuCu2Ge2 with the studies performed in the EuCu2(Ge1-xSix)2 series, a crossover from an antiferromagnetically ordered state into a Fermi-liquid state for pressures higher than 7.3 GPa may be inferred from the analysis. Therefore, it may be possible that the sudden depopulation of 4f-level occur mediated by quantum fluctuation of the charge due to a strong Coulomb repulsion between the localized-electrons and the ligand. This phenomenon would explain the broad peak in the residual resistivity. To our knowledge, this would be the first Eu-based compound, isostructural to ThCr2Si2, that show such a transition as function of pressure at very low temperatures.
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Phasenausbildungen im System Al2O3-Y2O3-SiC und elektrische Eigenschaften von porösem flüssigphasengesinterten SiliciumcarbidIhle, Jan 14 July 2009 (has links) (PDF)
Für das Sintern von SiC mit Al2O3 und Y2O3 als Additiv, insbesondere bei porösem flüssigphasengesinterten SiC, stellt die Kenntnis der Phasenbildung eine unverzichtbare Grundlage dar. Während der Sinterung kommt es zu einer Zersetzung des SiC durch die Oxide, in deren Folge auch yttriumhaltige Carbide gebildet werden. Diese yttriumhaltigen Carbide sind in feuchter Atmosphäre bei Raumtemperatur instabil. Mit Hilfe einer gemischten Gasatmosphäre aus Argon und CO lassen sich die zur Bildung der yttriumhaltigen Carbide führenden Reaktionen vermeiden. Entsprechend gesinterte poröse LPS-SiC Werkstoffe weisen im Gegensatz zu herkömmlich hergestellten porösen als auch dichten Materialien äußerst niedrige elektrische Widerstände mit nur sehr geringen Streuungen und niedrigen Temperaturkoeffizienten auf. Die Ursache für diese niedrigen Widerstände ist ein Gefüge, das sich durch besonders gut leitfähige Kornrandbereiche auszeichnet. Mit steigendem Additivgehalt sinkt der elektrische Widerstand und der Temperaturkoeffizient wird positiv.
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Ein Beitrag zur Kohlenstoffkontrolle bei der VGF-Züchtung von semi-isolierenden GaAs-KristallenBünger, Thomas 20 July 2009 (has links) (PDF)
Erstmalig wurden für die VGF-Züchtung von GaAs-Kristallen die verschiedenen Möglichkeiten der Beeinflussung der Kohlenstoffkonzentration untersucht und Möglichkeiten zu deren zielstrebigen Einstellung aufgezeigt. Dies eröffnet auch für die so gezüchteten Kristalle den semi-isolierenden Widerstandsbereich bei niedrigkompensiertem GaAs technologisch sicher einstellen zu können. Anhand umfangreicher experimenteller Daten und thermodynamischer Betrachtungen werden die komplexen Zusammenhänge untersucht und Lösungswege für die technologische Beherrschung aufgezeigt. Das auf die experimentellen Daten angewendete Modell erzeugte die notwendigen Regelparameter für einen gradientenfreien Verlauf der Kohlenstoffkonzentration entlang der Kristallachse. Die Ergebnisse der Dissertation konnten in eine industrielle Fertigungstechnologie übertragen werden.
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Elektron-Phonon-Wechselwirkung und der temperaturabhängige elektrische Widerstand von KupferDunaevskiy, Alexander. Unknown Date (has links) (PDF)
Universiẗat, Diss., 2002--München.
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Phasenausbildungen im System Al2O3-Y2O3-SiC und elektrische Eigenschaften von porösem flüssigphasengesinterten SiliciumcarbidIhle, Jan 07 December 2004 (has links)
Für das Sintern von SiC mit Al2O3 und Y2O3 als Additiv, insbesondere bei porösem flüssigphasengesinterten SiC, stellt die Kenntnis der Phasenbildung eine unverzichtbare Grundlage dar. Während der Sinterung kommt es zu einer Zersetzung des SiC durch die Oxide, in deren Folge auch yttriumhaltige Carbide gebildet werden. Diese yttriumhaltigen Carbide sind in feuchter Atmosphäre bei Raumtemperatur instabil. Mit Hilfe einer gemischten Gasatmosphäre aus Argon und CO lassen sich die zur Bildung der yttriumhaltigen Carbide führenden Reaktionen vermeiden. Entsprechend gesinterte poröse LPS-SiC Werkstoffe weisen im Gegensatz zu herkömmlich hergestellten porösen als auch dichten Materialien äußerst niedrige elektrische Widerstände mit nur sehr geringen Streuungen und niedrigen Temperaturkoeffizienten auf. Die Ursache für diese niedrigen Widerstände ist ein Gefüge, das sich durch besonders gut leitfähige Kornrandbereiche auszeichnet. Mit steigendem Additivgehalt sinkt der elektrische Widerstand und der Temperaturkoeffizient wird positiv.
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Electrical resistivity of YbRh2Si2 and EuT2Ge2 (T = Co, Cu) at extreme conditions of pressure and temperatureDionicio, Gabriel Alejandro 15 December 2006 (has links)
This investigation address the effect that pressure, p, and temperature, T, have on 4f-states of the rare-earth elements in the isostructural YbRh2Si2, EuCo2Ge2, and EuCu2Ge2 compounds. Upon applying pressure, the volume of the unit cell reduces, enforcing either the enhancement of the hybridization of the 4f-localized electrons with the ligand or a change in the valence state of the rare-earth ions. Here, we probe the effect of a pressure-induced lattice contraction on these system by means of electrical resistivity, from room temperature down to 100 mK. At ambient pressure, the electrical resistivity of YbRh2Si2 shows a broad peak at 130 K related to the incoherent scattering on the ground state and the excited crystalline electrical field (CEF) levels. At T_N = 70 mK, YbRh2Si2 undergoes a magnetic phase transition. Upon applying pressure up to p_1 = 4 GPa , T_N increases monotonously while the peak in the electrical resistivity is shifted to lower temperatures. For p < p_1 a different behavior is observed; namely, T_N depends weakly on the applied pressure and a decomposition of the single peak in the electrical resistivity into several shoulders and peaks occurs. Above p_2 = 9 GPa, the electrical resistivity is significantly reduced for T < 50 K and this process is accompanied by a sudden enhancement of T_N. Thus, our results confirm the unexpected behavior of the magnetization as function of pressure reported by Plessel et al. The small value of the magnetic ordering temperature for p < p_2 and the strength of the mechanism that leads to the peaks and shoulders in the electrical resistivity suggest that the f-electrons are still screened by the conduction electrons. Therefore, the observed behavior for pressures lower than p_2 might be a consequence of the competition of two different types of magnetic fluctuations (seemingly AFM and FM). Furthermore, the results suggest that a sudden change of the CEF scheme occurs at pressures higher than p_1, which would have an influence on the ground state. Additionally, a comparison of the pressure dependent features in the electrical resistivity of YbRh2Si2 with similar maxima in other isostructural YbT2X2 (T = transition metal; X = Si or Ge) compounds was performed. For the comparison, a simple relation that considers the Coqblin-Schrieffer model and the hypothesis of Lavagna et al. is proposed. A systematic behavior is observed depending on the transition metal; namely, it seems that the higher the atomic radii of the T-atom the smallest the pressure dependence of the maximum in the electrical resistivity, suggesting a weaker coupling of localized- and conduction-electrons. It is also observed that an increase in the density of conduction electrons reduces the pressure dependence of the characteristic Kondo temperature. The mechanism responsible for the sudden enhancement of T_N in YbRh2Si2 at about p_2 is still unknown. However two plausible scenarios are discussed. The Eu-ions in EuCo2Ge2 and EuCu2Ge2 have a divalent character in the range 100 mK < T < 300 K. Therefore, these systems order magnetically at T_N = 23 K and T_N = 12 K, respectively. The studies performed on EuCo2Ge2 and EuCu2Ge2 as a function of pressure suggest that a change to a non-magnetic trivalent state of the Eu-ions might occur at zero temperature for pressures higher than 3 GPa and 7 GPa, respectively. A common and characteristic feature on EuCo2Ge2 and EuCu2Ge2 is the absence of a clear first order transition from the divalent to the trivalent state of the Eu-ions at finite temperature for p > 3 GPa and for p > 7 GPa, respectively. In other isostructural Eu-based compounds, a discontinuous and abrupt change in the thermodynamic and transport properties associated to the valence transition of the Eu-ions is typically observed at finite temperatures. In contrast, the electrical resistivity of EuCo2Ge2 and EuCu2Ge2 changes smoothly as a function of pressure and temperature. The analysis of the the electrical resistivity of EuCo2Ge2 suggest that a classical critical point might be close to the AFM-ordered phase, being a hallmark of this compound. The overall temperature dependence of the the electrical resistivity of EuCo2Ge2 changes significantly at 3 GPa; therefore, it seems that the system suddenly enters to a T-dependent valence-fluctuating regime. Additionally, the pressure-dependent electrical-resistivity isotherms show a step-like behavior. Thus, it is concluded that discontinuous change of the ground state might occur at 3 GPa. The electrical resistivity of EuCu2Ge2 at high pressure is characterized by a negative logarithmic T-dependence in the pressure range 5 GPa < p < 7 GPa for T > T_N and by a broad peak in the pressure dependent residual resistivity, whose maximum is located at 7.3 GPa. The first behavior resembles the incoherent scattering process typical for an exchange coupling mechanism between the localized electrons and the ligand. This and the peak effect in the local 4f susceptibility observed in NMR measurements are consistent with such a coupling mechanism. Thus, it would be for the first time that a dense Eu-based compound like EuCu2Ge2 show such a behavior. Combining the results of the experiment performed at high pressures on EuCu2Ge2 with the studies performed in the EuCu2(Ge1-xSix)2 series, a crossover from an antiferromagnetically ordered state into a Fermi-liquid state for pressures higher than 7.3 GPa may be inferred from the analysis. Therefore, it may be possible that the sudden depopulation of 4f-level occur mediated by quantum fluctuation of the charge due to a strong Coulomb repulsion between the localized-electrons and the ligand. This phenomenon would explain the broad peak in the residual resistivity. To our knowledge, this would be the first Eu-based compound, isostructural to ThCr2Si2, that show such a transition as function of pressure at very low temperatures.
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Untersuchung metallischer und isolierender amorpher Materialien mit StreumethodenLöser, André 19 September 2005 (has links) (PDF)
In dieser Arbeit wurden elektronische Transporteigenschaften
ungeordneter metallischer und isolierender Materialien untersucht.
Es wurde gezeigt, dass die zugrunde liegende Vielfachstreumethode für Schichten (LKKR) auch
auf isolierende Materialien angewendet werden kann.
Als isolierendes Material wurde amorphes Silizium gewählt.
Für die Strukturmodellierung wurde ein spezieller RMC-Algorithmus für Netzwerke entwickelt.
Um eine Lücke in der elektronischen Zustandsdichte zu erhalten,
wurden diese Strukturen anschließend mit einer MD-Methode relaxiert.
Zur Charakterisierung der dabei auftretenden mittelreichweitigen Strukturänderungen wurde
ein analytisches Modell des Strukturfaktors aufgestellt.
Die Verbindung zwischen elektronischen und strukturellen Defekten beim Übergang von den
metallischen Ausgangsnetzwerken zu den isolierenden amorphen Siliziumstrukturen wurde untersucht.
Die Winkelschwankung, unterkoordinierte Siliziumatome und ein spezieller topologischer Defekt
wurden als Ursache für elektronische Defekte bei der Fermienergie identifiziert.
Für die Widerstandsberechnung wurde vom Stromfluss durch einen quasi-eindimensionalen
Draht ausgegangen (Landauer-Büttiker-Ansatz).
Für ein stark streuendes Modellsystem (amorphes Eisen) wurde gezeigt, dass dieser Ansatz auch bei
kohärenter Vielfachstreuung einen längenproportionalen Widerstand
für kleine Drahtlängen liefert.
Für metallische Materialien kann die Leitfähigkeit aus der Längenabhängigkeit des
Drahtwiderstandes bestimmt werden.
Zwei Erweiterungen dieses Landauer-Büttiker-Ansatzes
für eine unvollständige Berechnung der kohärenten Streuung wurden in dieser Arbeit abgeleitet.
Der direkte Einfluss der Struktur für schwache Streuer wurde in Einfachstreunäherung untersucht.
Im Grenzfall eines Mediums führt die abgeleitete Leitwertformel auf die Zimanformel für den
spezifischen Widerstand.
Die Widerstandsberechnung wurde außerdem auf inkohärente Streuung erweitert,
so dass auch für isolierende
Materialien eine Leitfähigkeit bestimmt werden kann.
Im Gegensatz zu ungeordneten Metallen verschwindet die Leitfähigkeit
bei verschwindender inkohärenter Streuung, so dass
metallische und isolierende Materialien unterschieden werden können.
Der unordnungsinduzierte Metall-Isolator-Übergang (Anderson-Übergang) wurde für amorphes
Nickelsilizid betrachtet.
%Die bestimmte kritische Nickelkonzentration liegt wegen der
%im Vergleich zu amorphen Silizium fehlenden Relaxierung der Strukturen
%unterhalb experimenteller Werte.
Wegen des geringen Querschnitts der Drähte tritt metallisches und isolierendes Verhalten parallel
auf.
Die notwendige Mittelung führt zu einer abnehmenden Leitfähigkeit
bei abnehmender inkohärenter Streuung auch für metallische Proben. Dieses Verhalten wird in
dreidimensionalen Systemen mit schwacher Lokalisierung in Verbindung gebracht.
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Ein Beitrag zur Kohlenstoffkontrolle bei der VGF-Züchtung von semi-isolierenden GaAs-KristallenBünger, Thomas 31 March 2006 (has links)
Erstmalig wurden für die VGF-Züchtung von GaAs-Kristallen die verschiedenen Möglichkeiten der Beeinflussung der Kohlenstoffkonzentration untersucht und Möglichkeiten zu deren zielstrebigen Einstellung aufgezeigt. Dies eröffnet auch für die so gezüchteten Kristalle den semi-isolierenden Widerstandsbereich bei niedrigkompensiertem GaAs technologisch sicher einstellen zu können. Anhand umfangreicher experimenteller Daten und thermodynamischer Betrachtungen werden die komplexen Zusammenhänge untersucht und Lösungswege für die technologische Beherrschung aufgezeigt. Das auf die experimentellen Daten angewendete Modell erzeugte die notwendigen Regelparameter für einen gradientenfreien Verlauf der Kohlenstoffkonzentration entlang der Kristallachse. Die Ergebnisse der Dissertation konnten in eine industrielle Fertigungstechnologie übertragen werden.
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Untersuchung metallischer und isolierender amorpher Materialien mit StreumethodenLöser, André 01 August 2005 (has links)
In dieser Arbeit wurden elektronische Transporteigenschaften
ungeordneter metallischer und isolierender Materialien untersucht.
Es wurde gezeigt, dass die zugrunde liegende Vielfachstreumethode für Schichten (LKKR) auch
auf isolierende Materialien angewendet werden kann.
Als isolierendes Material wurde amorphes Silizium gewählt.
Für die Strukturmodellierung wurde ein spezieller RMC-Algorithmus für Netzwerke entwickelt.
Um eine Lücke in der elektronischen Zustandsdichte zu erhalten,
wurden diese Strukturen anschließend mit einer MD-Methode relaxiert.
Zur Charakterisierung der dabei auftretenden mittelreichweitigen Strukturänderungen wurde
ein analytisches Modell des Strukturfaktors aufgestellt.
Die Verbindung zwischen elektronischen und strukturellen Defekten beim Übergang von den
metallischen Ausgangsnetzwerken zu den isolierenden amorphen Siliziumstrukturen wurde untersucht.
Die Winkelschwankung, unterkoordinierte Siliziumatome und ein spezieller topologischer Defekt
wurden als Ursache für elektronische Defekte bei der Fermienergie identifiziert.
Für die Widerstandsberechnung wurde vom Stromfluss durch einen quasi-eindimensionalen
Draht ausgegangen (Landauer-Büttiker-Ansatz).
Für ein stark streuendes Modellsystem (amorphes Eisen) wurde gezeigt, dass dieser Ansatz auch bei
kohärenter Vielfachstreuung einen längenproportionalen Widerstand
für kleine Drahtlängen liefert.
Für metallische Materialien kann die Leitfähigkeit aus der Längenabhängigkeit des
Drahtwiderstandes bestimmt werden.
Zwei Erweiterungen dieses Landauer-Büttiker-Ansatzes
für eine unvollständige Berechnung der kohärenten Streuung wurden in dieser Arbeit abgeleitet.
Der direkte Einfluss der Struktur für schwache Streuer wurde in Einfachstreunäherung untersucht.
Im Grenzfall eines Mediums führt die abgeleitete Leitwertformel auf die Zimanformel für den
spezifischen Widerstand.
Die Widerstandsberechnung wurde außerdem auf inkohärente Streuung erweitert,
so dass auch für isolierende
Materialien eine Leitfähigkeit bestimmt werden kann.
Im Gegensatz zu ungeordneten Metallen verschwindet die Leitfähigkeit
bei verschwindender inkohärenter Streuung, so dass
metallische und isolierende Materialien unterschieden werden können.
Der unordnungsinduzierte Metall-Isolator-Übergang (Anderson-Übergang) wurde für amorphes
Nickelsilizid betrachtet.
%Die bestimmte kritische Nickelkonzentration liegt wegen der
%im Vergleich zu amorphen Silizium fehlenden Relaxierung der Strukturen
%unterhalb experimenteller Werte.
Wegen des geringen Querschnitts der Drähte tritt metallisches und isolierendes Verhalten parallel
auf.
Die notwendige Mittelung führt zu einer abnehmenden Leitfähigkeit
bei abnehmender inkohärenter Streuung auch für metallische Proben. Dieses Verhalten wird in
dreidimensionalen Systemen mit schwacher Lokalisierung in Verbindung gebracht.
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Resistivity and Tunnel Magnetoresistance in Double-Perovskite Strontium Ferromolybdate CeramicsSuchaneck, Gunnar, Artiukh, Evgenii, Gerlach, Gerald 07 June 2024 (has links)
The low-field magnetoresistance properties in double-perovskite strontium ferromolybdate core–shell structures arise from spin-dependent tunneling through a barrier formed by the shell. It is strongly dependent on synthesis conditions. In this work, first, the resistivity behavior of granular strontium ferromolybdate ceramics comprising intergrain tunnel barriers is reviewed. Based on this generalization, the modification of the tunneling process with barrier thickness and interface conditions is demonstrated. For the first time, equations for the magnetoresistance in each special case are derived.
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