Hall-Messplatz

• Fachliche Zuordnung: Materialwissenschaft
• Förderung: Förderung in 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 544652129

In der Arbeitsgruppe Schierning im neugegründeten Research Center Future Energy Materials and Systems sind für praktisch alle laufenden und geplanten Projekte umfangreiche elektrische Transportcharakterisierung wichtig, insbesondere Hall-Messungen. Hierfür wird dringend ein Hall–Messplatz benötigt. Dieser soll überwiegend eingesetzt werden zur Untersuchung von Veränderungen der Ladungsträgerdichte an martensitischen Phasenübergängen. In Vorarbeiten konnte erstmals die entscheidende Bedeutung von Veränderungen der Ladungsträgerdichte gezeigt werden: So nimmt in NiTi Formgedächtnislegierungen die Ladungsträgerdichte am Phasenübergang um bis zu einer Größenordnung ab. Dies lässt sich interpretieren durch die Bildung einer Ladungsdichtewelle am martensitischen Phasenübergang, für die es experimentell derzeit viele Hinweise gibt, aber tatsächlich noch keine „harten“ Beweise. Dennoch wirft dies bereits Forschungsfragestellungen mit weitreichender Konsequenz auf: Treten Ladungsdichtewellen in Formgedächtnislegierungen auf, speziell nur hier oder im Allgemeinen? Wenn nicht, wie sind dann die experimentellen Signaturen zu interpretieren? Sieht man ähnliche Phänomene in anderen Martensiten? Kann man elektronische Aspekte im Legierungsdesign berücksichtigten? Hierauf aufbauend sind derzeit umfangreiche Arbeiten, insbesondere auch in Kooperationen, geplant. Zur Unterstützung dieser Arbeiten hat die Hochschule diesen Großgeräteantrag daher priorisiert. Mit dem geplanten Hall-Messplatz sollen sowohl nicht-magnetische als auch magnetische Materialien untersucht werden. Die zu untersuchenden Festkörperphasenübergänge definieren den Temperaturbereich zu 50 K bis 400 K. Höhere Temperaturen wären zwar wünschenswert, sind aber aus Sicht der am Markt vorhandenen Geräte leider unrealistisch. Niedrigere Temperaturen sind im Bereich dieser Legierungen eher nicht relevant. Da auch magnetische Materialien untersucht werden sollen, legt dies den Magnetfeldbereich auf +3T bis -3T fest – mit niedrigeren Feldern lassen sich der normale und anomale Hall-Effekt nicht vernünftig trennen. Aufgrund der an der Fakultät nicht vorhandenen Möglichkeit, gasförmiges Helium zurückzuführen, ist die Beschaffung eines kryogenfreien („closed-cycle“) Gerätes zwingend notwendig.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Hall-Messplatz
• Gerätegruppe: 0140 Magnetfeld- und -flußmeßgeräte (außer Geomagnetik 040)
• Antragstellende Institution: Universität Duisburg-Essen
• Leiterin: Professorin Dr. Gabi Schierning