bericht uber die tätigkeit der institute und abteilungen im jahre 1974

1810.1/2 Untersuchungen zur Struktur und Dynamik von
Flwl
kondensierter Materie
Ziel dieses Forschungsvorhabens ist das Studium des dy­
namischen Verhaltens und der chemischen Bindung von
Festkörpern und Flüssigkeiten. Mit den Methoden der
Neutronenstreuung werden Phononendispersionen und
Phononenzustandsdichten von Festkörpern und Streuge­
setze von Flüssigkeiten bestimmt. Die experimentellen
Arbeiten werden am FR2 in Karlsruhe und am HFR in
Grenoble durchgeführt. Im Mittelpunkt stehen zur Zeit
Untersuchungen an Metallen und intermetallischen Ver­
bindungen, vor allem an supraleitenden Materialien.
Als Beitrag zum besseren Verständnis der Bedeutung der
Gitterdynamik für die supraleitenden Eigenschaftenvon
Hochtemperatur-Supraleitern werden Untersuchungen zur
Bestimmung von Phononendispersionen und Phononenzu­
standsdichten an intermetallischen Verbindungen mit
A-15 Struktur und Harts toffen (Karbide und Ni tride von
Übergangsmetallen) durchgeführt. Bei den A-15 Verbin­
dungen wurde im Berichtsjahr vor allem das Temperatur­
verhalten der Phononenzustandsdichten von Vanadium­
und Niobverbindungen mit Elementen der 3. und 4. Haupt­
gruppe untersucht (7288, 7289). Hierzu wurden an Nb 3 Sn,
Nb 3 Al, V 3 Ga und V 3 Ge Vergleichsmessungen bei 297 K,
77 Kund 5 K durchgeführt. Es wurde ein anomal starkes
Absenken der Phononenfrequenzen mit abnehmender Tem­
peratur nahezu im gesamten Bereich der Frequenzspek­
tren beobachtet, wobei die Frequenzverschiebungen um­
so größer sind, je höher die supraleitende Übergangs­
temperatur der untersuchten Verbindung ist.
Abb. 1
0.10 2.0
Nb 3 Sn : Temperaturabhängigkeit der Phononen­
zustandsdichten. Vergleich mit der Tunnel­
dichte (Shen) zur Bestimmung der Elektron­
Phonon Kopplungsfunktion a 2 (w)
Zum Studium des Einflusses der chemischen Zusammen­
setzung auf die Phononenspektren von Niobkarbid wurden
Messungen der akustischen Phononendispersion an einem
Einkristall der Zusammensetzung NbC. 89 (Tc = 4 K)
durchgeführt. Wie beim nicht supraleitenden NbC.76
-2-
wurde bei den longitudinalen Zweigen eine ausgeprägte
Verbreiterung der Phononenlinien in bestimmten Be­
reichen der Brillouinzone gefunden. Dagegen zeigen die
transversalen Zweige einen sehr ähnlichen Verlauf wie
beim stöchiometrischen Niobkarbid. Erste Untersu­
chungen deuten darauf hin, daß Form und Schwerpunkt
der Phononenlinien in den Bereichen starker Deforma­
tion der Dispersionskurven nicht nur vom Wellenzahl­
vektor des Phonons, sondern auch vom Gesamtimpuls­
übertrag abhängen. Zur Zeit wird versucht, die Meßer­
gebnisse mit einem Doppelschalenmodell zu beschreiben
Für einen Vergleich mit der aus Tunnelmessungen ge­
wonnenen Eliashbergfunktion (vergi. 2106. I) wurde der
akustische Teil der Phononenzustandsdichte von nahezu
stöchiometrischem Niobkarbid mit wesentlich verbes-
serter Auflösung neu bestimmt. An einem Titankarbid
Einkristall der chemischen Zusammensetzung TiC. 95 wur­
den Messungen der Phononendispersion begonnen. Bisher
konnte der größte Teil der akustischen Zweige in den
Hauptsymmetrierichtungen bestimmt werden.
Die Messungen der akustischen Phononenzweige des ein­
dimensionalen Leiters Kaliumtetracyanoplatinat wurden
fortgesetzt und auf Untersuchungen der Temperaturab­
hängigkeit der Phononenfrequenzen sowie der in Ver­
bindung mit dem übergang zur Peierls-Phase auftreten­
den kritischen Streuung erweitert (7294, 7296, 7410,
7472, 7553, 8047, 8048). Es zeigte sich, daß die bei
Raumtemperatur auftretende sehr ausgeprägte Kohn­
Anomalie in der Peierls-Phase bei 90 K deutlich redu­
ziert ist. Zur Klärung widersprüchlicher Aussagen
früherer Röntgen-Strukturuntersuchungen wurden Mes­
sungen mittels elastischer Neutronenstreuung an einem
deuterierten Einkristall durchgeführt. Die Auswertung
der Meßergebnisse unter Verwendung von Röntgendaten
in Zusammenarbeit mit dem MPI für Festkörperforschung
Stuttgart führte zu einer zuverlässigen Bestimmung der
positionen des Kristallwassers. Als Vorbereitung für
geplante Neutronenstreuexperimente wurde eine Appara­
tur zur Präparation von Polyschwefelnitrid (SN)n sowie
zur Züchtung von Einkristallen aufgebaut. Untersu­
chungen zur elektrischen Leitfähigkeit deuten darauf
hin, daß (SN)n ähnliche eindimensionale Eigenschaften
wie Kaliumtetracyanoplatinat zeigt.
Die Untersuchungen zur experimentellen Bestimmung von
Phononenzustandsdichten kohärenter Streuer mit spe­
zieller Anwendung auf die Elemente Arsen, Antimon und
Wismut wurden zum Abschluß gebracht (7555, 7284). Die
1972 begonnenen Messungen der Phononendispersionenvon
Wismut-Antimon Legierungen wurden an den Systemen
Bi. 92 Sb O . 8 und Bi. 8 Sb. 2 fortgesetzt. Ergänzend zu
diesen Untersuchungen wurden Messungen des Streuge­
setzes an einer polykristallinen Probe zur Bestimmung
der quasi-lokalisierten Antimon-Schwingungen durchge­
führt.