Ferromagnetische Quantenkritikalität und Supraleitung in Yb-basierten Schwere-Fermion-Systemen

• Antragsteller: Dr. Manuel Brando; Professor Dr. Cornelius Krellner
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 323240951

Ferromagnetische Quantenkritikalität und das Auftreten unkonventioneller Supraleitung sind zentrale Forschungsthemen auf dem Gebiet stark korrelierter Elektronensysteme. Für Schwere-Fermion-Verbindungen mit dreiwertigem Yb ist dies eine experimentelle Herausforderung, da die Anzahl der existierenden Yb-Verbindungen, die diese Phänomene zeigen, sehr stark begrenzt ist. Dies steht im Gegensatz zu den vielen untersuchten antiferromagnetischen Kondo-Gitter Systemen und dem etablierten Auftreten von Supraleitung in Ce-basierten Schwere-Fermion Systemen. Ein wichtiger Grund für dieses Ungleichgewicht ist der hohe Dampfdruck von Yb, der die Kristallzüchtung dieser Materialien extrem schwierig macht. Die kürzlich gemachten Entdeckungen von ferromagnetischer Quantenkritikalität in YbNi4P2 und dem Auftreten von Supraleitung in YbRh2Si2, unter Beteiligung der beiden Antragsteller, war daher ein entscheidender Schritt nach vorn, um diese Phänomene in Yb-basierten Schwere-Fermion-Systemen zu untersuchen. Die Hauptziele dieses Projektantrages sind die Einkristallzüchtung und die Tieftemperatur-Charakterisierung von Yb-basierten Schwere-Fermion-Verbindungen in der Nähe eines magnetischen quantenkritischen Punktes. Dabei liegt der Fokus auf ferromagnetischer Quantenkritikalität und dem Auftreten von Supraleitung in der Nähe eines magnetischen quantenkritischen Punktes. Dazu werden wir im Detail (i) YbNi4P2 und verwandte Substitutionsserien, (ii) Yb(RhCo)2Si2 und (iii) YbRh2Si2 untersuchen. Verschiedene Kristallzuchttechniken sollen angewendet werden, um sehr reine Einkristalle mit einer geringen Anzahl von Defekten und reproduzierbaren Eigenschaften zu züchten, die anschließend mit modernsten Tieftemperatur-Messmethoden charakterisiert werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen