Loading…
Untersuchung der magnetischen Eigenschaften kubischer Antiferromagnete
Meschke, Matthias
Mit der vorliegenden Arbeit konnten durch Messungen in Feldern von bis zu 14.5 Tesla neue Erkenntnisse zu den magnetischen Eigenschaften der antiferromagnetischen Ordnung in der FCC Symmetrie gewonnen werden. Diese Symmetrie ist durch geometrische Frustration gekennzeichnet, welche zu einer Entartung des Grundzustandes der antiferromagnetischen Ordnung führt. Als Modellsystem wurde die Substanz K2IrCl6 ausgewählt, da hier die bekannte magnetische Struktur von einer besonders schwachen Kopplung stabilisiert wird, so dass die Induzierung eines magnetischen Phasenüberganges mit erreichbaren Feldstärken erwartet werden konnte. Zunächst wurde durch Magnetisierungsmessungen mit einem SQUID Magnetometer die makroskopische Magnetisierung in externen Feldern bis hin zu 9 Tesla untersucht. Diese Messungen deckten die Existenz eines magnetischen Phasenüberganges auf und gaben Aufschluss über die Besetzung der magnetischen Domänen. Die gewonnenen Erkenntnisse erlaubten einen gezielten Einsatz der Methode der Neutronenstreuung zur magnetischen Strukturbestimmung der entdeckten Hochfeldphase. Die experimentellen Rahmenbedingungen für die Neutronenstreuung waren bei der Substanz K2IrCl6 besonders anspruchsvoll, da die Iridiumatome Neutronen stark absorbieren, Chlor ein starkes Untergrundsignal erzeugt und aufgrund des kleinen Momentes (Spin = ½) nur geringe magnetische Streuintensitäten vorhanden sind. Beispielsweise konnte die Charakterisierung der Hochfeldphase nur mit polarisierten Neutronen erfolgreich abgeschlossen werden. Aufgrund des erstellten Strukturmodells wurde der Einfluss von Fluktuationen auf die Stabilisierung dieser magnetischen Phase diskutiert. Somit wurde erstmalig ein neuer experimenteller Zugang zur Charakterisierung der Fluktuationen beim Antiferromagnetismus der FCC-Symmetrie ermöglicht. Einen weiteren Schwerpunkt der experimentellen Untersuchungen bilden die Messungen der magnetischen und strukturellen Eigenschaften von K2IrCl6 am Phasenübergang ohne äußeres Feld. Neben Neutronenstreuexperimenten zur Eingrenzung des kritischen Verhaltens wurde die Kristallstruktur mit Synchrotronstrahlung untersucht. Neben der Charakterisierung der Magnetostriktion wurde eine geringe Symmetriebrechung entdeckt und deren Einfluss auf die magnetische Ordnung diskutiert.
