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Ludwig Peyker

• Das Schwere-Fermionen-System CeNi(9)Ge(4) bietet aufgrund seines vierfach entarteten Grundzustands (N=4) und der Nähe zu einem quantenkritischen Punkt die Möglichkeit, den theoretisch vorhergesagten Tuning-Parameter – die effektive Spinentartung N – näher zu untersuchen. Umgesetzt wird dies anhand der zwei Substitutionsreihen CeNi(9-x)Cu(x)Ge(4) und CeNi(9-x)Co(x)Ge(4). Zunächst werden die Struktureigenschaften sowie der Substitutionsmechanismus der Substitutionsreihe CeNi(9-x)Cu(x)Ge(4) mittels Röntgen- und Neutronendiffraktometrie analysiert und das System anhand von thermodynamischen und magnetischen Untersuchungen makroskopisch als auch mikroskopisch charakterisiert. Dabei zeigt sich, dass die Reduzierung der Hybridisierungsstärke durch die Ni/Cu-Substitution zu einem quantenkritischen Punkt für x=0.4 und anschließend zu antiferromagnetischer Ordnung (x>0.4) führt. Die Analyse des magnetischen Beitrags zu spezifischer Wärme und Entropie liefert erste Hinweise darauf, dass derDas Schwere-Fermionen-System CeNi(9)Ge(4) bietet aufgrund seines vierfach entarteten Grundzustands (N=4) und der Nähe zu einem quantenkritischen Punkt die Möglichkeit, den theoretisch vorhergesagten Tuning-Parameter – die effektive Spinentartung N – näher zu untersuchen. Umgesetzt wird dies anhand der zwei Substitutionsreihen CeNi(9-x)Cu(x)Ge(4) und CeNi(9-x)Co(x)Ge(4). Zunächst werden die Struktureigenschaften sowie der Substitutionsmechanismus der Substitutionsreihe CeNi(9-x)Cu(x)Ge(4) mittels Röntgen- und Neutronendiffraktometrie analysiert und das System anhand von thermodynamischen und magnetischen Untersuchungen makroskopisch als auch mikroskopisch charakterisiert. Dabei zeigt sich, dass die Reduzierung der Hybridisierungsstärke durch die Ni/Cu-Substitution zu einem quantenkritischen Punkt für x=0.4 und anschließend zu antiferromagnetischer Ordnung (x>0.4) führt. Die Analyse des magnetischen Beitrags zu spezifischer Wärme und Entropie liefert erste Hinweise darauf, dass der vierfach entartete Grundzustand (N=4) mit zunehmender Cu-Konzentration aufspaltet. Diese Vermutung wird mit Hilfe von Ergebnissen aus inelastischer Neutronenstreuung verifiziert und lässt den Schluss zu, dass die effektive Spinentartung bei der Ausprägung des quantenkritischen Punktes und der antiferromagnetischen Ordnung eine tragende Rolle spielt. Der Einfluss der effektiven Spinentartung zeigt sich noch drastischer in der Substitutionsreihe CeNi(9-x)Co(x)Ge(4) in der die Hybridisierungsstärke verstärkt und damit, nach dem klassischen Doniach-Bild, ein Fermi-Flüssiger Grundzustand erwartet wird. Durch Messung des elektrischen Widerstands lässt sich für x<0.2 eine Verstärkung dieses Fermi-Flüssigkeits-Zustands beobachten. Für Co-Konzentrationen x>0.2 setzt dann jedoch unerwarteter Weise antiferromagnetische Ordnung ein. Ein derartiges Verhalten kann mittels des klassischen Mechanismus aus Wechselspiel zwischen Kondo-Effekt und RKKY-Wechselwirkung nicht erklärt werden. Hingegen bietet der Mechanismus der Reduzierung der effektiven Spinentartung die Möglichkeit, ein derartiges Szenario zu verstehen. Damit wird gezeigt, dass mittels der effektiven Spinentartung die Eigenschaften des Grundzustandes beeinflusst werden können und die effektive Spinentartung damit einen neuartigen Tuning-Mechanismus im Bereich der Schweren-Fermionen darstellt.…