Verwendete Abkürzungen .......................................... 7
Einleitung ...................................................... 9
1 Grundlagen .................................................. 19
1.1 Seltene Erden: Atomare Eigenschaften ................... 19
1.1.1 Lanthanoide ..................................... 19
1.1.2 Struktur und Eigenschaften ...................... 21
1.2 Seltenerd-Verbindungen: Festkörpereigenschaften ........ 22
1.2.1 Seltenerdverbindungen ........................... 22
1.2.2 Elektronen im Festkörper - die elektronische
Struktur ........................................ 22
1.2.3 Elektronen-Wechselwirkung ....................... 25
1.2.4 Kristallfeld .................................... 26
1.2.5 LANDAU-Theorie der FERMi-Flüssigkeit ............ 27
1.2.6 Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida-
Wechselwirkung .................................. 28
1.2.7 Supraleitung .................................... 29
1.2.8 KONDO-Effekt und KONDO Gitter ................... 30
1.2.9 Schwere Fermionen ............................... 32
1.2.10 DONIACH-Diagramm ................................ 33
1.2.11 Quantenphasenübergänge und
quantenkritischer Punkt ......................... 34
1.2.12 Magnetische Ordnung, Suszeptibilität,
Spin-und Ladungsdichtewelle ..................... 35
1.2.13 Multiferroika ................................... 36
1.3 Störungen der dreidimensional periodischen
Struktur ............................................... 36
1.3.1 Klassifizierung von Kristallbaufehlern .......... 37
1.3.2 Modulierte Kristalle ............................ 39
1.4 Die Elektronendichte ................................... 45
1.4.1 Bestimmung der ED mittels Röntgenbeugung ........ 45
1.5 Proben, Experimentelle Techniken, Datenreduktion und
Modellanpassung ........................................ 52
1.5.1 Probenherstellung ............................... 53
1.5.2 Einkristalldiffraktometrie ...................... 54
1.5.3 Pulverdiffraktometrie ........................... 59
1.5.4 Absorptionsspektroskopie ........................ 62
1.5.5 Quantentheoretische Modellierungen .............. 66
1.5.6 Weitere Methoden ................................ 67
2 Orientierte Fremdphaseneinschlüsse: Das System
SE-ÜM-B-C ................................................... 69
2.1 Einführung ............................................. 69
2.2 Das System SE-ÜM-B-C ................................... 69
2.2.1 Die Struktur von YNi2B2C ........................ 71
2.2.2 Phasendiagramm und Kristallzucht ................ 73
2.2.3 Metallographie .................................. 74
2.2.4 Neutronen-Einkristall-Diffraktometrie ........... 76
2.2.5 Röntgen-Einkristall-Diffraktometrie ............. 77
2.2.6 Analyse des Beugungsbilds ....................... 77
2.2.7 Extraktion und Verfeinerung der Beugungsdaten ... 80
2.2.8 Identifizierung der zusätzlichen Reflexe
im Neutronenbeugungsbild ........................ 82
2.2.9 Diskussion der Ergebnisse: Röntgenbeugung ....... 85
2.2.10 Diskussion der Ergebnisse: Neutronenbeugung ..... 86
2.2.11 Diskussion der Ergebnisse: Spektroskopie,
Metallographie und Kristallwachstum ............. 87
2.2.12 Korrelation von Struktur und Eigenschaften ...... 89
2.3 Zusammenfassung und Ausblick ........................... 91
3 Modulierte Strukturen und subtile strukturelle
Besonderheiten: Das System SE-ÜM-Si ......................... 93
3.1 Einführung ............................................. 93
3.2 Inkommensurabel modulierte Struktur für CeSi1,82:
Grundzustand des Ce-Si-Systems? ........................ 94
3.2.1 Binäre Suizide und CeSi2 ........................ 94
3.2.2 Eigenschaften ................................... 96
3.2.3 Struktur ........................................ 97
3.2.4 Phasendiagramm und Kristallzucht ................ 98
3.2.5 Röntgenuntersuchungen .......................... 100
3.2.6 Diskussion der Ergebnisse ...................... 103
3.2.7 Besondere Eigenschaften modulierter Kristalle
und ferromagnetischer quantenkritischer
Punkt .......................................... 109
3.2.8 Zusammenfassung und Ausblick ................... 111
3.3 Subtile strukturelle Abweichungen für CeCu2Si2:
Auftreten von Stapelfehlern? .......................... 113
3.3.1 Ternäre Suizide I .............................. 113
3.3.2 Schwere-Fermionen-Supraleiter CeCu2Si2 ......... 114
3.3.3 Phasendiagramm, Kristallzucht und
Zusammensetzung der untersuchten CeCu2Si2-
Einkristalle ................................... 115
3.3.4 Struktur und strukturelle Feinheiten von
CeCu2Si2 ........................................ 116
3.3.5 Metallographie und Phasenbestand: Heterogene
Mikrostruktur .................................. 118
3.3.6 Charakterisierung der Fernordnung: Struktur,
Stapelfehler, Valenz und Domänenstruktur ....... 119
3.3.7 Charakterisierung der Nahordnung: Valenz-
Änderung, Lagenfehlordnung und Stapelfehler .... 125
3.3.8 Zusammenfassung und Ausblick ................... 131
3.4 Kommensurabel modulierte Struktur für SE2PdSi3:
Ordnung in der Pd-Si-Unordnung? ....................... 133
3.4.1 Ternäre Suizide II ............................. 133
3.4.2 Strukturuntersuchungen an SE2ÜMSi3: Von
Überstrukturzellen und ÜM/Si-Unordnung ......... 134
3.4.3 Komplexes magnetisches Verhalten von
SE2PdSi3 ....................................... 136
3.4.4 Synthese von SE2PdSi3-Einkristallen ............ 139
3.4.5 Voruntersuchungen .............................. 142
3.4.6 Beugungsbild und Raumgruppenbestimmung ......... 143
3.4.7 Bestimmung der Modulationsfunktionen mittels
der MEM ........................................ 147
3.4.8 Strukturverfeinerung: Mischbesetzung,
Verzwillingung oder Stapelfehler? .............. 150
3.4.9 Charakterisierung der Nahordnung:
EXAFS/XANES .................................... 156
3.4.10 Theoretische Modellierung ...................... 162
3.4.11 Struktur der SE2PdSi3: Ordnung oder
Unordnung? ..................................... 164
3.4.12 Komplexe Struktur und komplexe Eigenschaften ... 166
3.4.13 Zusammenfassung und Ausblick ................... 169
3.5 Zusammenfassung der Ergebnisse für die SE-ÜM-
Silizide .............................................. 171
4 BESETZUNG EINER SPEZIELLEN WYCKOFF-LAGE: DAS SYSTEM
SE-ÜM-0 .................................................... 173
4.1 Einführung ............................................ 173
4.2 Das System SE-ÜM-0 .................................... 174
4.3 Die Struktur von YMn2O5 ............................... 178
4.4 Synthese von Proben der Zusammensetzung YMn2-ξFeξ05 ... 179
4.5 Strukturanalyse mittels Pulverdiffraktometrie:
Bestimmung der Fernordnung ............................ 181
4.5.1 Charakterisierung von Mikrostruktur,
Phasenbestand und Kristallstruktur ............. 184
4.5.2 Zusammenfassung und Schlussfolgerungen für
die Fernordnung ................................ 188
4.6 Strukturanalyse mittels Absorptionsspektroskopie:
Bestimmung der Nahordnung ............................. 189
4.6.1 EXAFS-Analyse: Unterschiedliche Nahordnung
der UM-Atome ................................... 189
4.6.2 Wahrscheinlichkeitstheoretische Betrachtung
und quantitative Analyse ....................... 191
4.6.3 XANES-Analyse: Verschiebung der Mn-K-
Absorptionskante ............................... 197
4.6.4 Zusammenfassung und Schlussfolgerungen für
die Nahordnung ................................. 199
4.7 Strukturanalyse mittels quantentheoretischer
Modellierungen: Verständnis der Ordnung ............... 200
4.7.1 Vorbetrachtung zu Kristallfeldaspekten ......... 200
4.7.2 Cluster-Rechnungen im Rahmen der DFT: Eine
Energiebetrachtung ............................. 202
4.7.3 Besetzung der ÜM-Lagen und Verzerrung der
Polyeder ....................................... 204
4.7.4 Kristallfeld, Austauschwechselwirkung und
Effekte höherer Ordnung ........................ 206
4.8 Magnetisierungsmessungen .............................. 207
4.8.1 Magnetische Phasen, Ordnungstemperatur und
Kristallstruktur ............................... 209
4.8.2 Zusammenfassung der
Magnetisierungsuntersuchung .................... 211
4.9 Zusammenfassung und Ausblick .......................... 211
5 Zusammenfassung ............................................ 213
Anhang A Experimentelle Details: YNi2B2C-System .............. 217
Anhang B Experimentelle Details und verfeinerte
Strukturparameter: Ce-Si-System ..................... 219
Anhang C Experimentelle Details und verfeinerte
Strukturparameter: Ce-Cu-Si-System .................. 221
Anhang D Experimentelle Details und verfeinerte
Strukturparameter: SE-Pd-Si-System .................. 227
Anhang E Experimentelle Details und verfeinerte
Strukturparameter: Y-Mn-Fe-O-System ................. 237
Literaturverzeichnis .......................................... 237
Liste der eigenen Veröffentlichungen .......................... 257
Liste der angemeldeten Patente ................................ 259
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