1,721,108 research outputs found
Synthesis and electronic ordering phenomena of calcium ruthenate thin films
Full text linkThe prospect to harness the wide range of electronic phenomena foundin transition metal oxides by synthesizing thin film structures andtheir implementation into next-generation technologies has sparked aresearch activity of ever increasing pace. Most prominent are thin filmtechniques such as heterostructuring and strain engineering, whichhave been shown to open up new paths to study the rich physics inthese compounds.This work constitutes a study of the thin film synthesis of the lay-ered orthorhombic transition metal oxide compound CaRuO(CRO)and of the impact of biaxial epitaxial strain on the magnetic and or-bital ordering phenomena previously found by spectroscopic methods.The electronic structure of CRO and other transition metal oxideswith4d-valence electrons is of significant topical interest, because theenergy scales of spin-orbit-coupling, exchange energy and crystal fieldare comparable. As a result, the antiferromagnetic Mott insulatorCRO plays host to an array of novel ground states and is highly sus-ceptible to external perturbations as has been shown by numerousstudies on single crystals involving e.g pressure, chemical substitutionand electrical current.Embarking on the strategy to exploit this sensitivity of CRO, weemploy strain engineering via thin film growth to tune its properties.The details of the synthesis route using pulsed laser deposition arepresented. Growth was accomplished with two distinct sets of high-quality samples – a-axis oriented films on LaSrAlO and NdCaAlOsubstrates with (110) cut and c-axis oriented films on LaAlO, LaSrAlO and YAlOsubstrates with (001) cut. Structural charac-terization shows that the epitaxy exerts strains of 1 %–3 %on thelattice constants of CRO compared to the bulk system. These largedistortions manifest themselves in the electrical transport properties,which shows that the electronic state can be profoundly tuned froman insulator to a metal.Comprehensive resonant elastic X-ray scattering and magnetome-try studies confirm the presence of antiferromagnetism in CRO onLaAlO, NdCaAlO and LaSrAlO(110) at T= 150 K, similar tothe antiferromagnetic state found in bulk. Detailed polarization anal-ysis of resonant peaks reveals a b-axis oriented magnetic moment forCRO on LaSrAlO(110), as found in bulk. On the other side, CRO on NdCaAlOshows an unusual signal that is compatible with a magnetic moment 45◦ away from the c-axis, approximately along the (02)direction of the orthorhombic unit cell of CRO, which has not beenreported for the bulk system. Furthermore, magnetoresistance andmagnetometry measurements show a weak ferromagnetic signal alongthe c-axis within the antiferromagnetic phases. We show that, whilea moment direction along the b-axis is compatible with a representa-tion analysis of the bulk Pbca space group, the presence of a weakferromagnetic component along the c-axis and the peculiar magneticmoment direction along the (02) for CRO on NdCaAlO cannot bedescribed by a single irreducible representation of the space groupPbca. Thus, we suggest either an exotic scenario with more than onecritical irreducible representation or that the thin films exhibit anunusual symmetry reduction from the bulk space group Pbca. Thefinding of a strain-induced moment direction switching points to anon-trivial effect of epitaxial strain on the magnetic interactions in CRO.Magnetometry, magnetoresistance and polarized neutron reflectom-etry experiments were conducted to investigate a low-temperatureferromagnetic phase in the c-axis oriented samples. Similar to pres-surized bulk, we find ferromagnetic moment amplitudes of the order0.1/Ru and an enhancement under compressive strain. Polarizedneutron reflectometry was used to exclude impurity phases or surfaceeffects as the underlying mechanism. Analogous to the pressurizedbulk system, we found a giant positive magnetoresistance in CRO onLaAlO. Moreover, a combined nuclear magnetic resonance and resonantelastic X-ray scattering study was dedicated to study the impact of epitaxial strain on quadrupolar order previously found in bulk CRO.Due to the small mass of the thin films, the nuclear magnetic resonance experiments were conducted using the NMR-technique, whichdetects the spin lattice relaxation through the asymmetry of the-decay of highly-polarized Li-isotopes. The temperature dependenceof the relaxation rate of the c-axis oriented films showed an increase towards higher temperatures, starting at 200 K. More detailed measurements on metallic CRO on LaSrAlO(001) revealed an anomaly at 300 K, which is reminiscent of a phase transition. Since resonant X-ray scattering on bulk CRO showed orbital ordering phenomena in thesame temperature range, we similarly searched for quadrupolar order-ing using synchrotron radiation tuned to the Ru-L absorption edges. However, the resonant peaks detected in our experiments could befully described by Templeton scattering, a phenomenon arising frompurely structural effects. For reference purposes, we performed a sim-ilar analysis for the single crystal showing that the results previouslyinterpreted as antiferro-orbital order bear many signatures of Temple-ton scattering as well. Thus, this work motivates a reevaluation ofthe original scattering study. An alternative scenario for the NMR anomaly based on diffusion of the Li-ions is discussed.The synthesis of CRO on a variety of substrates enables furtherstudies of the influence of large structural distortions on the elec-tronic states in CRO, which are currently inaccessible by pressuretechniques for single crystals. This opens up new opportunities totest theories regarding the electronic states in CRO, which are intensively debated due to multiple competing energy scales. Specifically, arecently proposed strong spin-orbit coupling picture for CRO predictsa high sensitivity towards the crystal field splitting in this material,which is directly tuned via the epitaxial strain. The large tunabilityof the electronic properties CRO by epitaxial strain might be usefulfor future thin film devices
High-resolution Analytical STEM of Defects and Interfaces in Beam-sensitive Ultra-thin Cuprate Films
No full text
Untersuchung der magnetischen und strukturellen Eigenschaften der beiden niedrigdimensionalen Antiferromagnete TiPO4 und CrOCl
No full textTitanium (III) phosphate TiPO4 (3d1 electronic configuration with S = 1/2) is a one-dimensional quantum antiferromagnet exhibiting non-conventional spin-Peierls behaviour at low temperatures. Chromium oxychloride CrOCl (3d3 electronic configuration with S = 3/2) is a two-dimensional antiferromagnet consisting of ferromagnetic spin chains interconnected by competing anti and ferromagnetic spin exchanges interactions. The magnetic and the structural properties of these compounds are intimately related via magnetoelastic coupling. Incommensurate and commensurate phases are observed at low temperatures in both compounds. These systems are investigated using various experimental techniques, i.e. magnetic susceptibility, heat capacity, dielectric, Raman scattering and electron paramagnetic resonance measurements. The mangetoelastic coupling in these compounds is explored using a thermal expansion cell commissioned and tested in the course of this dissertation work.
TiPO4 consists of quasi one-dimensional Ti3+ spin S = 1/2 chains running along the c-axis with strong antiferromagnetic intrachain coupling (Jintra =-965 K, Jinter= -20 K). A two-stage spin-Peierls transition occurs in TiPO4 consisting of two successive phase transitions at Tc1 = ~74 K and Tc2 = ~110 K. The temperature dependence of the lattice parameters as well as the magnetic field and the pressure dependence of the two phase transitions are studied extensively. The results are analyzed and discussed in terms of the spin-Peierls theory and the crystallographic data.
CrOCl is characterized by an intricate two-dimensional intrachain and interchain spin exchange scenario. A low temperature monoclinic distortion occurs at the onset of the commensurate antiferromangetic order at TN = ~13.5 K. The commensurate phase is preceded by an incommensurate antiferromagnetic phase starting below 27 K. Ferromagnetic spin exchange interactions are dominant in contrast to the low temperature antiferromagnetic ordering. In low temperature regime (T < 30 K), various measurement techniques are employed to construct extended (H, T) magnetic phase diagrams for H par c and H per c. The phase diagrams are very complex resulting from the magnetic frustration of the competing spin exchange interactions. The spin exchange interactions are investigated by employing spin polarized density functional theory calculations and classical mean-field/Monte Carlo simulations. Using the density functional theory results, the extended (H, T) magnetic phase diagrams are discussed in terms of the ANNNI model.Titan(III)-phosphate TiPO4 (elektronische Konfiguration 3d1, S = 1/2) ist ein eindimensionaler Quantenantiferromagnet, bei dem tiefen Temperaturen unkonventionelle Spin-Peierls Verzerrungen auftreten. CrOCl (elektronische Konfiguration 3d3, S = 3/2) ist ein zwei-dimensionaler Antiferromagnet, in dem ferromagnetische Spinketten über konkurrierende anti- und ferromagnetische Austauschkopplung miteinander wechselwirken. Die magnetischen und die strukturellen Eigenschaften dieser Verbindungen sind eng über magnetoelastische Wechselwirkungen miteinander verknüpft. Inkommensurable und kommensurable Strukturen werden bei tiefen Temperaturen für beide Verbindungen beobachtet. Beide Systeme werden mit diversen experimentellen Techniken untersucht, z. B. mittels Suszeptibilitätsmessungen, Bestimmung der spezifischen Wärmekapazität als Funktion des Magnetfeldes und der Temperatur, dielektrische Messungen, EPR Messungen und mittels Raman Spektroskopie. Die magnetoelastischen Eigenschaften werden mithilfe eines Tieftemperaturdilatometers bestimmt.
TiPO4 besteht aus quasi ein-dimensionalen Ti3+ S = 1/2 Spinketten mit sehr großer antiferromagnetischer Intrakettenkopplung (Jintra = -965 K, Jinter = -20 K). Für TiPO4 wird ein zweistufiger Spin-Peierls Übergang bei Tc1 = ~74 K und bei Tc2 = ~110 K beobachtet. Sowohl die Temperaturabhängigkeit der Gitterkonstanten, als auch die Magnetfeld- und die Druckabhängigkeit von Tc1 und Tc2 werden ausgiebig studiert. Die Resultate werden anhand von gängigen Spin-Peierls Theorien sowie anhand der Kristallstruktur diskutiert.
CrOCl weist außerordentlich komplexe Austauschkopplungen innerhalb der Chrom Schichten auf. Obwohl ferromagnetische Austauschwechselwirkungen insgesamt dominieren, kommt es bei tiefen Temperaturen zu antiferromagnetischer Ordnung. Beim Einsetzen der antiferromagnetisch geordneten Phase bei TN = ~13.5 K beobachtet man eine monokline Verzerrung der Kristallstruktur. Zuvor wird eine inkommensurable antiferromagnetische Phase zwischen 27 K and 13.5 K ausgebildet. Eine Vielzahl experimenteller Techniken wird bei tiefen Temperaturen dazu benutzt, um die (H, T) Phasendiagramme für H par c und H per c aufzuklären. Die Phasendiagramme erweisen sich als außerordentlich komplex und spiegeln die magnetische Frustration infolge konkurrierender Austauschwechselwirkung wider. Die Austauschwechselwirkungen werden mithilfe spinpolarisierter Dichtefunktionalrechnungen und klassischer Mean-Field Monte-Carlo Simulationen untersucht und im Rahmen des ANNNI Modells diskutiert
Polarized neutron reflectometry study of complex magnetism and hydrogen incorporation in thin-film structures
Full text linkIn this thesis, we present the study of the structural and magnetic properties of simple metals and complex oxide thin films by means of polarized neutron reflectometry. The nuclear and electronic properties of thin films were modified via two routes, namely via hydrogen incorporation, in the case of niobium systems and complex oxide layers, and via depth modulated hole doping, in the case of manganite heterostructures
Ellipsometrische Untersuchungen der Pseudoenergielücke in der c-Achsenleitfähigkeit von Kuprat-Hochtemperatursupraleitern mit Zn und Ni Fehlstellen.
No full textThis thesis reports on infrared ellipsometric studies of the dielectric properties of cuprate high temperature superconductors. Ellipsometry is an advanced spectroscopy technique that allows one to measure directly and with high precision the complex dielectric function of a given material by analyzing the change of the polarization state of light upon reflection on the sample. It has significant advantages with respect to conventional reflection techniques in that no 10 Kramers-Kronig transformation and related extrapolation of the experimental data to zero and infinite frequency nor reference measurements are required. The subject of the present work are studies of the c-axis dielectric response of the cuprate high Tc superconductors in the far- and mid-infrared spectral ranges. The main topics are (i) the investigation of the Josephson plasma resonances in the so-called three-layer compound Bi2Sr2CaCu3O10?d and the related phonon anomalies which can be described in term of local electric field effects and (ii) the influence of the substitution of non-magnetic Zn and magnetic Ni-impurities on the normal state pseudogap in order to obtain more information about the underlying correlations.In der vorliegenden Arbeit soll die c-Achsenleitf¨ahigkeit der Kuprat-Hochtemperatur-Supraleiter im Spektralbereich des fernen und des nahen Infrarot untersucht werden. Die Themen sind (i) die Untersuchung der sogenannten Josephson-Plasmonen in der Dreifach-Schichtverbindung d-oder Bi2Sr2CaCu3O10?d und den damit verbundenen Phononenanomalien und (ii) der Einfluss der Substitution von nicht-magnetischen Zn- und von magnetischen Ni- Fehlstellen im Hinblick auf die Pseudoenergielücke im Normalzustand und zugrunde liegenden Korrelationen
Spektroskopische Ellipsometrie an Spinketten-Kupraten und LaNiO3-Übergitter-Heterostrukturen
No full textWe have performed a comprehensive ellipsometric study of the charge excitations across the optical gap in high-quality LiCuVO4, NaCu2O2, Li2CuO2, CuGeO3 and alpha-CuV2O6 single crystals. In all these compounds, the exciton states associated with the Zhang-Rice singlet state were assigned. We observed weak structures centered at 2.15 and 2.95 eV in LiCuVO4, 2.15 and 2.65 eV in NaCu2O2, 3.05 and 3.7 eV in CuGeO3, 1.75 and 2.15 eV in alpha-CuV2O6, and 3.7 eV in Li2CuO2, which form the absorption edge along the CuO chains. These bands were identified as exciton doublets, originating from the long-range Coulomb interaction between the nearestand the next-nearest-neighbour Cu sites along the chains. We also studied the temperature dependencies of the observed excitonic bands. Since their evolution with temperature follows the spin correlations within the chains, they are observable only at low temperatures. These results have not only persuasively demonstrated the formation of the Mott-Hubbard excitons, but also quantified characteristic energy scales, such as the local Hubbard U (2.55 - 4.3 eV) and long-range Coulomb V (0.8 - 1.6 eV) interactions.
A comprehensive optical study was performed on [LaNiO3 ]N – [LaAlO3 ]N (N = 2, 4) superlattices grown on both SrTiO3 and LaSrAlO4 substrates, which induce tensile and compressive strain in the overlayer, respectively. We have shown that superlattices with LaNiO3 layers as thin as two unit cells undergo a charge-ordering transition as a function of decreasing temperature. By showing that the N = 4 counterparts remain uniformly metallic and paramagnetic at all temperatures, we have demonstrated full dimensionality control of the collective instability. The phase behavior is qualitatively similar to the one observed in bulk RNiO3 with small radius of the R anions, which results from bandwidth narrowing due to rotation of NiO6 octahedra, but the transition temperature is substantially lower, probably because of the reduced dimensionality. The higher propensity towards charge and spin order in the two-dimensional systems probably reflects enhanced nesting of the LaNiO3 Fermi surface. We have found, that the infrared conductivity is higher and the transition temperatures are lower in the N = 2 superlattices grown under tensile strain. The more metallic response of these superlattices, compared to those grown under compressive strain, may reflect a widening of the Ni3d bandwidth and/or an enhanced occupation of the Ni dx2-y2 orbital polarized parallel to the LaNiO3 layers. This indicates further opportunities for orbital control of the collective phase behavior of the nickelates, which may enable experimental tests of theories predicting high temperature superconductivity or multiferroicity in these systems.Mittels Ellipsometrie wurden umfassende Untersuchungen der Ladungsanregungen über die Band-Lücke hinweg an LiCuVO4, NaCu2O2, Li2CuO2, CuGeO3 und alpha-CuV2O6-Einkristallen hoher Güte durchgeführt. In allen Verbindungen konnten
die Exziton-Zustände, die vom Zhang-Rice-Singulett-Zustand herrühren, bestimmt werden. Es wurden schwache Strukturen bei 2.15 und 2.95 eV in LiCuVO4, 2.15 und 2.65 eV in NaCu2O2, 3.05 und 3.7 eV in CuGeO3, 1.75 und 2.15 eV in alpha-CuV2O6 und 3.7 eV in Li2CuO2 identifiziert, die die Absorptionskante entlang der CuO-Ketten bilden. Diese Bänder wurden als Exziton-Dupletts identifiziert, deren Ursprung in der langreichweitigen Wechselwirkung zwischen nächsten und übernächstbenachbarten Kupferatomen in den Ketten liegt. Des Weiteren wurde das Temperaturverhalten dieser exzitonischen Bänder untersucht. Da die Temperaturabhängigkeit den Spin-Korrelationen innerhalb der Ketten folgt, werden diese erst bei tiefen Temperaturen beobachtbar. Diese Ergebnisse zeigen nicht nur überzeugend die Bildung der Mott-Hubbard-Exzitonen, sondern quantifizieren auch die charakteristischen Energieskalen, wie lokale Hubbard U- (2.55 – 4.3 eV) und langreichweitige Coulomb V -Wechselwirkungen (0.8 – 1.6 eV).
Ausführliche optische Untersuchungen wurden an [LaNiO3]N – [LaAlO3]N (N = 2, 4) Übergittern durchgeführt. Als Substrate dienten SrTiO3 und LaSrAlO4, was im ersten Fall zu Zug- im zweiten zu Druckspannungen im aufgewachsenen Film führt. Es konnte gezeigt werden, dass ¨Ubergitter mit LaNiO3 mit einer Dicke von 2 Einheitszellen (N = 2) bei sinkender Temperatur einen Ladungsordnungs-Phasenübergang durchlaufen. Für N = 4 bleibt das Material im vermessenen Temperaturbereich hingegen metallisch und paramagnetisch. Dies zeigt, dass eine volle dimensionale Kontrolle der kollektiven Instabilität gewährleistet ist. Dieses Phasenverhalten ist qualitativ ähnlich dem von Bulk-RNiO3, wobei R ein Anion mit kleinem Radius bezeichnet, wo es durch die Verkleinerung der Bandbreite aufgrund der Verkippung der NiO6-Oktaeder hervorgerufen wird. Die Übergangstemperatur jedoch ist im vorliegenden System, wohl aufgrund der reduzierten Dimensionalität, erheblich niedriger. Dieser größeren Neigung der zwei-dimensionalen Systeme zur Ladungsund Spinordnung liegt womöglich das verstärkte Nesting der LaNiO3 Fermifläche zugrunde. Es zeigt sich, dass für die N = 2 Übergitter unter Zugspannung die optische Leitfähigkeit im Infrarot-Bereich höher und die Übergangstemperatur niedriger ist. Dieses verstärkte metallische Verhalten im Vergleich zu den Übergittern unter Druckspannung könnte von einer Verbreiterung der Ni 3d-Bänder und/oder einer erhöhten Besetzung der Ni dx2-y2-Orbitale, die parallel zu den LaNiO3-Schichten polarisiert sind, herrühren. Dies zeigt weitere Möglichkeiten auf, wie über die Orbitale das kollektive Phasenverhalten der Nickelate gesteuert werden kann, was weitere experimentelle Tests für die theoretischen Vorhersagen bezüglich Hochtemperatur-Supraleitung und Multiferroizit¨at in diesen Systemen ermöglicht
Going Beyond Counting First Authors in Author Co-citation Analysis
Full text linkThe present study examines one of the fundamental aspects of author co-citation analysis (ACA) - the way co-citation
counts are defined. Co-citation counting provides the data on which all subsequent statistical analyses and mappings
are based, and we compare ACA results based on two different types of co-citation counting - the traditional type that
only counts the first one among a cited work's authors on the one hand and a non-traditional type that takes into
account the first 5 authors of a cited work on the other hand. Results indicate that the picture produced through this non-traditional author co-citation counting contains more coherent author groups and is therefore considerably clearer. However, this picture represents fewer specialties in the research field being studied than that produced through the traditional first-author co-citation counting when the same number of top-ranked authors is selected and analyzed. Reasons for these effects are discussed
Untersuchung von Ruthenaten und Ruthenatcupraten mit resonanter Röntgenstreuung
No full textThe magnetic and orbital properties of the ruthenium oxides Ca3Ru2O7 and Mn doped Sr3Ru2O7 and the ruthenocuprate RuSr2GdCu2O8 were investigated using resonant and high-energy x-ray diffraction.
Bilayered Ca3Ru2O7 is a paramagnetic metal at high temperatures and orders antiferromagnetically at T_N=56K. A second phase transition to a less conductive state is observed at T_MI=48K. This transition is accompanied by abrupt structural changes and a reorientation of the magnetic moment. In addition, there is experimental evidence for the existence of orbital order below T_MI. Our resonant x-ray diffraction studies at the Ru L-absorption edges were focused on the investigation of the magnetic reflections (001) and (110). The observation of a magnetic signal at these reciprocal space positions is in full agreement with an A-type antiferromagnetic structure, consisting of ferromagnetic bilayers coupled antiferromagnetically along the c-axis. Based on the azimuthal angle dependence of the signals, the direction of the magnetic moment was determined to lie along the b-axis below T_MI and along the -axis between T_MI and T_N. The origin of the reorientation of the magnetic moment at T_MI is not yet completely understood. However, it might result from the strong spin-orbit coupling which presumably causes an unquenched orbital magnetization. The latter might then induce additional terms in the spin Hamiltonian that are responsible for the reorientation of the magnetic moment. Although various experiments have given indirect evidence of orbital order below T_MI, we did not detect any orbital signal within the experimental sensitivity. This indicates that the orbital ordering parameter is significantly weaker than in the single layered counterpart Ca2RuO4, which is presumably due to residual charge or orbital fluctuations in the insulating state.
RuSr2GdCu2O8 exhibits long range magnetic order and superconductivity within a broad coexistence range. Only limited information about the magnetic structure has been available so far, as most studies were performed on powder samples due to the small size of available crystals. In this situation, resonant x-ray diffraction at the Ru L-absorption edges has turned out to be the ideal tool for the investigation of RuSr2GdCu2O8 since it is sensitive to magnetism, but does not depend on a large crystal mass. Our single crystal studies of the magnetic reflections (1/2 1/2 1/2) and (1/2 1/2 3/2) indicate a G-type antiferromagnetic structure, characterized by a doubling of the unit cell along all three crystallographic directions. From the azimuthal angle dependence of the magnetic signal, we deduced a magnetic moment direction along a low symmetry axis with substantial components parallel and perpendicular to the RuO2 planes. These findings are consistent with previous neutron powder diffraction results and magnetization data. A symmetry analysis in conjunction with a recent crystallographic study revealed that the experimentally observed G-type antiferromagnetic structure needs to be accompanied by an additional ferromagnetic in-plane component, which alternates between neighboring RuO2 layers. This ferromagnetic mode corresponds exactly to the one deduced from nuclear and ferromagnetic resonance experiments. Therefore, our resonant x-ray diffraction data reconcile a variety of apparently contradictory results on the magnetic structure of RuSr2GdCu2O8 and thus resolve a big controversy in the experimental literature.
Bilayered Sr3Ru2O7 has attracted a lot of interest in the past years due to the observation of the quantum critical behavior which is related to a metamagnetic transition. In the ground state, the material is a paramagnetic metal and shows Fermi liquid behavior below 10K. Upon substituting Mn for Ru, an insulating antiferromagnetic state is induced; its transition temperature varies with the Mn concentration. Using resonant x-ray diffraction at the Ru L-absorption edges, we investigated the antiferromagnetic structure of 10 Mn substituted Sr3Ru2O7. Our studies of the superstructure reflections (1/4 1/4 0) and (3/4 3/4 0) indicate that the magnetic order is essentially two dimensional and that the magnetic moments are aligned along the c-axis.
In combination with a previous neutron powder diffraction study, which was carried out on 5% Mn substituted Sr3Ru2O7, our results suggest an up-up-down-down spin arrangement in the RuO2 planes, which is independent of the Mn concentration. This implies that an antiferromagnetic instability is already present in the parent compound Sr3Ru2O7. Interestingly, the anisotropic resistivity behavior, observed in the nematic phase of Sr3Ru2O7, could be explained assuming the same up-up-down-down spin arrangement as in Mn substituted Sr3Ru2O7. If the two phases are in fact identical, has to be checked by a detailed single crystal neutron diffraction study including a complete structure refinement.In der vorliegenden Arbeit wurden die magnetischen und orbitalen Eigenschaften von Ca3Ru2O7, Mn haltigem Sr3Ru2O7 und RuSr2GdCu2O8 mit Hilfe resonanter und hochenergetischen Röntgenbeugung untersucht. Mit Hilfe resonanter Röntgenstreuung an den Ru L-Absorptionskanten wurde die magnetische Struktur von Ca3Ru2O7 untersucht. Die dabei beobachteten magnetischen Reflexe (001) und (110) sind konsistent mit einer A-Typ antiferromagnetischen Struktur bestehend aus ferromagnetischen Doppelschichten, die antiferromagnetisch entlang der c-Achse gekoppelt sind. Anhand der azimuthalen Abhängigkeit der magnetischen Signale an beiden Reflexen ließ sich zudem die Richtung des magnetische Moments bestimmen. Dieses liegt entlang der b-Achse unterhalb von 48K und entlang der a-Achse zwischen 48K und 56K. Die Reorientierung des magnetischen Momentes bei 48K ist vermutlich auf die starke Spin-Bahn-Kopplung zurückzuführen, aufgrund derer ein ungequenschtes orbitales Moment erwartet wird.
RuSr2GdCu2O8 zeichnet sich durch die Koexistenz von Supraleitung und langreichweitiger magnetischer Ordnung aus. Mit Hilfe resoanter Röntgenstreuung gelang es, die magnetische Struktur von RuSr2GdCu2O8 an sehr kleinen Einkristalle zu untersuchen. Dabei wurden die magnetischen Reflexe (1/2 1/2 1/2) und (1/2 1/2 3/2) beobachtet. Diese sind konsistent mit einer G-Typ antiferromagnetischen Struktur, die sich durch eine Verdopplung der Einheitszelle entlang aller drei Kristallrichtungen auszeichnet. Aus der azimuthalen Abhängigkeit des magnetischen Signals konnte zudem das magnetische Moment bestimmt werden. Es liegt entlang der Richtung (102) im reziproken Gitter und hat somit sowohl einen Beitrag parallel zu den RuO2 Ebenen als auch senkrecht zu diesen. Die beobachtete magnetische Struktur und die Richtung des magnetischen Moments stehen im vollen Einklang mit den Ergebnissen bisheriger Neutronenexperimente und Magnetisierungsmessungen. Außerdem hat eine Symmetrieanalyse ergeben, dass die experimentell beobachtete G-Typ antiferromagnetische Struktur von einer zusätzlichen ferromagnetischen Komponente in den RuO2-Ebenen begeleitet werden muss, die zwischen den Schichten alterniert. Diese ferromagnetische Komponente in den RuO2-Ebenen entspricht jedoch exakt der in NMR und FMR beobachteten Mode. Somit haben die resonanten Röntgenbeugungsmessungen die scheinbar widersprüchlichen Ergebnisse aus Neutronenmessungen einerseits und NMR/FMR andererseits geklärt und damit eine große Kontroverse in der experimentellen Literatur gelöst.
Sr3Ru2O7 ist paramagnetisches Metall, das sich unterhalb von ungefähr 10K wie eine Fermi-Flüssigkeit verhält. Ersetzt man in Sr3Ru2O7 Ru teilweise durch Mn, so wird ein isolierender, antiferromagnetischer Zustand induziert, dessen Übergangstemperatur mit zunehmender Mn-Konzentration steigt. Mit Hilfe resonanter Röntgenbeugung an den Ru L-Absorptionskanten wurde die antiferromagetische Struktur von 10% Mn haltigem Sr3Ru2O7 untersucht. Dabei ergaben die Messungen an den magnetischen Reflexen (1/4 1/4 0) und (3/4 3/4 0), dass die magnetische Struktur nahezu zweidimensional ist und das magnetische Momente entlang der c-Achse liegt. Des Weiteren sind unsere Ergebnisse mit einer magnetischen Struktur konsistent, die aus ferromagnetischen Streifen entlang der Diagonalen des tetragonalen Gitters besteht. Aus dem Vergleich unserer Daten mit den Ergebnissen bisheriger Neutronenmessungen an 5% Mn haltigem Sr3Ru2O7 ergibt sich, dass diese antiferromagnetische Spin-Anordnung unabhängig vom Dotierungsniveau ist. Somit scheint eine antiferromagetische Instabilität bereits im undotierten Material vorhanden zu sein. Daher lassen sich Spekulationen anstellen, ob die beobachtete antiferromagnetische Struktur nicht nur durch Dotierung, sondern auch auf eine andere Weise induziert werden kann, zum Beispiel durch das Anlegen eines äußeren Magnetfelds. Interessanterweise lässt sich das anisotrope Verhalten des elektrischen Widerstands, das in der nematischen Phase von Sr3Ru2O7 bei hohen Magnetfeldern beobachtet wurde, sehr gut auf Basis der beschriebenen antiferromagnetischen Struktur erklären. Ob die nematische Phase allerdings tatsächlich die gleiche antiferromagnetische Ordnung aufweist wie Mn haltiges Sr3Ru2O7, ist jedoch noch völlig offen, und muss mit Hilfe von detaillierten Neutronenmessungen an Einkristallen mit genauer Strukturverfeinerung geklärt werden
- …
