Kristallzüchtung und thermodynamische Untersuchungen von isovalent dotierten Eisen-basierten Supraleitern

• Antragsteller: Dr. Mahmoud Rabie Abdel-Hafez, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 278038270

Eisenpniktide zeigen ein reichhaltiges Phasendiagramm in dem Supraleitung, magnetische Spin-Dichte-Wellen Ordnung und nematische Ordnung koexistieren und miteinander in Konkurrenz stehen. Dies führt vermutlich zu einem unkonventionellem Paarungsmechanismus. Supraleitung kann durch Ladungsträgerdotierung, externem Druck oder isovalenter Dotierung induziert werden. Obwohl es bis jetzt eine allgemeine Übereinstimmung gibt, dass Spinfluktuationen beim Paarungsmechanismus eine entscheidende Rolle spielen, sind viele Aspekte bislang noch unverstanden. So muss der genaue Einfluss von Magnetismus, chemischer Substitution und der resultierenden Paarungssymmetrie auf den Paarungsmechanismus noch detaillierter untersucht werden.SrFe2(As1-xPx)2 (Sr122) und LaFeAs1-xPxO sind Prototypen isovalent dotierter Supraleiter. P hat die gleiche elektronische Konfiguration wie As. Somit wird nicht erwartet, dass durch Dotierung zusätzliche Elektronen oder Löcher dem System hinzugefügt werden. Durch Substitutionvon P wird der Magnetismus unterdrückt. Dieses geschieht eher graduell im Vergleich zu Systemen in denen Elektronen durch Dotierung induziert werden. Obwohl das Verhalten von isovalenter Dotierung von Ba122 in der Literatur gut bekannt ist, ist die Naturder Supraleitung in Sr122 und La1111, Systeme in denen mit P dotiert wird, immer noch unklar.Das Ziel des vorliegenden Antrags ist die Kristallzüchtung von isovalent dotierten Supraleitern: Sr122 und La1111. Ebenso sind thermodynamische Untersuchungen, wie spezifische Wärme bei tiefen Temperaturen, AC/DC Magnetisierungsmessungen sowie separate Muon SR-Messungen geplant. Zentrale Ziele dieser Untersuchungen sind: (i) Herstellung von Einkri stallen von Fe-basierten-Supraleitern im Labor von Prof. Kreller an der Geoth-Universität Frankfurt. Für die Synthetisierung von Sr122 wird die Eigen-Fluss-Methode verwendet, wohingegen bei der Herstellung von La1111 auf die Sn-Fluss-Methode zurückgegriffen wird. Bisher konnten noch keine Einkristalle von La1111 synthetisiert werden. Somit ist die Herstellung dieser Kristalle im Hinblick auf das Verständnis der zu untersuchenden Physik, in verschiedenen 1111 Verbindungen, von großem Interesse. (iii) Die Symmetrie der supraleitenden Bandlücke ist nicht einheitlich in der Familie der Pniktid-Supraleiter und hängt stark von der betrachteten Verbindung ab. Ebenso kommen unterschiedliche e(La1111)xperimentelle Methoden bei manchen Verbindungen zu unterschiedlichen Schlüssen in Hinblick auf die Symmetrie des supraleitenden Ordnungsparameters. Interessanterweise ist auch das Verhalten des Ordnungsparamters unter Dotierung nicht vollständig geklärt und wird immer noch kontrovers diskutiert. Ein Verständnis der Symmetrie des supraleitenden Grundzustandes ist nötig um den mikroskopischen Paarungsmechanismus der Eisenpniktide zu verstehen und dadurch ein tieferes Verständnis der Hochtemperatursupraleitung zu erhalten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen