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30 SUPRALEITUNG UND FERROMAGNETISCHE FLUKTUATIONEN IN MGCNI 3
EDOS [ Zustande / (eV × EZ) ]
35
30
25
20
total
Loch-Band
Elektron-Band
15
10
5
0
-1 -0.5 0 0.5 1
(E F
- E) [ eV ]
(a)
(b)
Abbildung 4.1: (a): Zustandsdichte N(E) von MgCNi 3 in der Nähe der FERMI-Kante. Rote Kurve: Zustandsdichte des Löcherbandes.
Grüne Kurve: Zustandsdichte des Elektronenbandes. Auf der Abszisse ist der Abstand von der FERMI-Kante
abzulesen. Die schwarze Kurve entspricht der Gesamtzustandsdichte. (b): linkes Teilbild: vom Löcherband gebildete Teile
der FERMI-Fläche. Rechtes Teilbild: vom Elektronenband gebildete Teile der FERMI-Fläche. Die Farbskalen geben die
Ladungsträgergeschwindigkeit in 10 5 m/s an [WFM + 04].
et al. berechnete Wert von N (0) ≈ 4,8 Zustände/eV·EZ verwendet [RWJ + 02]. Auch die Berechnung des STO-
NER-Faktors, der die Nähe zum Ferromagnetismus beschreibt, führt abhängig von der verwendeten Methode
zu unterschiedlichen Ergebnisse zwischen S = 1,75 und 5 [DJ01, SM01, RWJ + 02, SIK + 02]. Entsprechend der
partiellen Zustandsdichten, sollten die supraleitenden Eigenschaften durch das Lochsystem bestimmt sein.
Dennoch können Transportmessungen nur konsistent beschrieben werden, wenn auch das Elektronenband
berücksichtigt wird, da sich die FERMI-Geschwindigkeiten der beiden Bänder mit v F,L = 1,07 × 10 5 m/s und
v F,E = 4,89 × 10 5 m/s stark unterscheiden [Abbildung 4.1(b)]. Die zugehörigen DRUDE’schen Plasmafrequenzen
(siehe beispielsweise [SP94])
√
¯hω pl [eV] = ¯h
v 2 F
3ε 0 e
N (0)
V ,
mit Volumen V der Einheitszelle und Elementarladung e, wurden von H. Rosner zu ¯hω pl,L = (1,89...1,94) eV
für das Löcherband und ¯hω pl,E = (2,55...2,61) eV für das Elektronenband berechnet [WFM + 04]. Im Folgenden
wird, falls nicht anders angegeben, der Index „L“ für das Löcherband und der Index „E“ für das Elektronenband
verwendet.
4.2 Widerstand und magnetische Eigenschaften
Der spezifische elektrische Widerstand der untersuchten Probe ist in Abbildung 4.2 gezeigt. Das Restwiderstandsverhältnis
hat einen für polykristalline Proben typischen Wert von RRR = ρ(300 K)/ρ(8 K) ≈ 1,85. Auch
die Kurvenform ist mit bisher veröffentlichten Daten vergleichbar [HHR + 01b, LFC + 01, KJM + 02]. Die Absolutwerte
des spezifischen Widerstandes [ρ(8 K) ≈ 1,14 mΩcm] sind jedoch viel zu hoch, um intrinsischen Ursprungs
sein zu können. So kann in der isotropen Einbandnäherung, bei starker Defektstreuung (hier gilt v F,ISB =
2,15 × 10 5 m/s und ω pl,ISB = 3,17 eV [WFM + 04]) über das IOFFE-REGEL-Kriterium l streu ≥ a [IR60, Mot72] mit
Formel 3.26 eine obere Grenze von ρ(0 K) ≈ 0,29 mΩcm abgeschätzt werden [WFM + 04]. Diese Diskrepanz
kann durch einen zusätzlichen Widerstand des zwischen den Körnern angelagerten Graphits erklärt werden
[CSJ + 02]. Dass der hohe spezifische Widerstand keine intrinsische Eigenschaft ist, wird durch Messungen
der supraleitenden Übergangstemperatur T c und dem oberen kritischen Feld µ 0 H c2 (0) gestützt, die in polykristallinen
und Dünnschichtproben vergleichbare Werte annehmen, obwohl ihre Restwiderstände im Extremfall
um einen Faktor ≈ 60 variieren [YMC + 03]. In diesem Zusammenhang sind auch Neutronenbestrahlungsexperimente
interessant, da hier auch die intrinsischen Eigenschaften betroffen werden. So findet man für eine