Deutsche Physikalische Gesellschaft e. V. (DPG)

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E-Verhandlungen 2001
Programm und Abstracts der Sitzung TT 26

Untersuchungen der Pseudo-Energielücke in Kuprat Hochtemperatursupraleitern mit der Methode der ferninfrarot Ellipsometrie

•Christian Bernhard¹, Todd Holden¹, Dominik Munzar², Manuel Cardona¹ und Bernhard Keimer^1
1Max-Planck-Institut für Festkörperforschung, D-70569 Stuttgart, Germany
²Masaryk University, CZ-61137 Brno, Czech Republic

Wir berichten ellipsometrische Messungen der infrarot c-Achsenleitfähigkeit, s_c(w), in Hoch T_c Kupratsupraleitern. Für unterdotierte Materialien weist s_c(w) eine sehr ungewöhnliche Temperatur- und Frequenzabhängigkeit auf. Insbesondere bildet sich bereits im normalleitenden Zustand eine spektrale Energielücke aus. Wir zeigen, dass sich diese sytematisch als Funktion der Dotierung der CuO₂ Ebenen verändert. Die Zwischenschichten spielen nur eine untergeordnete Rolle. Die beobachteten Veränderungen als Funktion der Dotierung und der Temperatur stimmen sehr gut mit denen der Pseudoenergielücke überein, wie sie von Messungen der winkelaufgelösten Photoemmission (ARPES) am X-Punkt der Brillouinzone (sogenannter 'hot spot') berichtet wurden. Dies legt die Vermutung nahe, dass sich die ungewöhnlichen Eigenschaften des c-Achsenladunstransportes auf die Ladunsträger am X-Punkt und deren starke Wechselwirkung mit antiferromagnetischen Spinfluktuationen zurückführen lassen [1]. Durch starke Wechselwirkung der Ladungsträger mit antiferromagnetischen Spinfluktuationen lässt sich auch die optische Leitfähigkeit entlang der CuO₂ Ebenen erklären [2]. [1] C. Bernhard et al., Phys. Rev. B 59, R6631 (1999); Phys. Rev. Lett. 80, 1762, (1998). [2] D. Munzar et al., Physica C 312,121 (1999).

Are Ca and oxygen equivalent dopants of Y_1-yCa_yBa₂Cu₃O_x ?

•J. Röhler¹, M. Leufgen¹, A. Gädke¹, E. Kaldis² und G. Böttger^2
1Universität zu Köln, D-50937 Köln
²ETH Zürich, CH-8093 Zürich

Substitution of Y³⁺ by Ca²⁺ in Y_1-yCa_yBa₂Cu₃O_x is widely believed to dope the superconducting CuO₂ planes with mobile holes as the uptake of oxygen does. Dual doping with oxygen and Ca²⁺ is frequently used to tune the overdoped state of fully oxygenated YBa₂Cu₃O₇ into a more extended range. The mechanism of exactly how Ca-dopants affect the superconductivity in Y_1-yCa_yBa₂Cu₃O_x is however unclear. Conflicting results have been reported on perfectly deoxygenated but Ca doped Y_1-yCa_yBa₂Cu₃O₆. Dependent on subtle details of the deoxygenation procedure Y_0.8Ca_0.2Ba₂Cu₃O₆ appears to be a superconducting metal, or an insulator. We report on EXAFS-measurements of the local atomic structure at the Y- and the Ca-sites in oxygen overdoped Y_1-yCa_yBa₂Cu₃O _{@ 6.96}. We confirmed Ca ought to substitute Y as a single impurity, not Ba. Important structural differences between the two sites appear in the nn distances to the CuO₂ planes. The Ca-Cu2 bondlength is found to be significantly shorter than the Y-Cu2 bondlength, pointing to a reduced planar dimpling of s = 0.2 Å around the Ca sites compared to s = 0.25 Å around the Y sites. The former number corresponds to the reduced planar dimpling in fully deoxygenated and insulating YBa₂Cu₃O₆. Discussed are the crucial role of the lattice degrees of freedom perpendicular to the planes in cuprate superconductors, and their control through the Cu4s hybridization strength.

Photoanregungseffekte in den Ramanspektren von MBa₂Cu₃O_7-x - Hochtemperatursupraleitern (M = Nd, Sm, Er, Eu, Y, Pr, La)

•S. Bahrs¹, A. R. Goñi¹, C. Thomsen¹, G. Levy², B. Maiorov², G. Nieva² und A. Fainstein^2
1Technische Universität Berlin, PN 5-4, Hardenbergstr. 36, D - 10623 Berlin
²Centro Atómico Bariloche, Comisión Nacional de Energía Atómica, 8400 S. C. de Bariloche, R.N., Argentinia

An Hochtemperatursupraleitern der YBCO-Familie lassen sich bei vermindertem stöchiometrischem Sauerstoffgehalt (7-x) Defektmoden beobachten, die durch Sauerstoff-Fehlstellen in den CuO-Ketten des Materials aktiviert werden. Unterhalb einer Temperatur von etwa 250 K nimmt die Intensität dieser Moden unter Lichteinstrahlung ab, wobei sich auch Leitfähigkeit und Sprungtemperatur des Materials verändern. Tempern bei höheren Temperaturen hat den gegenteiligen Effekt. Dieses Verhalten wird auf Umordnungsprozesse der Sauerstoffatome in den Ketten zurückgeführt, ist aber noch nicht im Detail verstanden. Wir haben das Abklingverhalten der Moden unter Beleuchtung in Keramiken mit verschiedenen Seltenen Erden in Abhängigkeit von Faktoren wie der anregenden Wellenlänge und der Temperatur untersucht.

Hochaufgelöste Photoemissionsspektroskopie an Bi₂Sr_2-xLa_xCuO_6+d-Einkristallen: Fermi-Fläche und Polarisationseffekte

•R. Müller¹, M. Schneider¹, C. Janowitz¹, L. Dudy¹, A. Krapf¹, H. Dwelk¹, R. Manzke¹, K. Roßnagel², L. Kipp², M. Skibowski², C. Ast³ und H. Hoechst^3
1Institut für Physik, Humboldt-Universität zu Berlin, Invalidenstraße 110, 10115 Berlin
²Institut für Experimentelle und Angewandte Physik, Universität Kiel, 24098 Kiel
³Synchrotron Radiation Center, Stoughton, 53589 Wisconsin

Wir präsentieren Ergebnisse aus der winkelaufgelösten Photoemissionsspektroskopie (ARPES) am Einschichtmaterial Bi₂Sr_2-xLa_xCuO_6+d. Dieses System ist durch eine CuO₂-Schicht pro Einheitszelle ausgezeichnet. Die Sprungtemperatur T_c läßt sich durch Dotierung mit La einstellen, wobei bei optimaler Dotierung (x=0.4) ein T_c von 29 K erreicht wird. Wir untersuchen die Fermi-Fläche dieses Kuprat-Supraleiters mittels Fermi-Flächen-Mapping mit polarisierter Synchrotronstrahlung. Die auftretenden Polarisationseffekte werden diskutiert. Weiterhin gehen wir auf die Frage der Abhängigkeit der Fermi-Fläche von der verwendeten Anregungsenergie ein und präsentieren weitere Ergebnisse, die die etablierte These einer lochartigen Fermi-Fläche auch für das Einschichtmaterial unterstützen [1]. Zusätzlich stellen wir ARPES-Messungen im supraleitenden Zustand zur Bestimmung der Supraleitungslücke vor.

[1] R. Müller, C.Janowitz, M. Schneider, A. Krapf, H. Dwelk, R Manzke. Physica C, 341-348 (2000), 2109 Gefördert durch das BMBF (Projekt-Nr. 05SB8KH10)

Ladungsmobilität und Magnetismus in Zn-dotiertem La_2-xSr_xCuO₄

•H.-H. Klauß¹, W. Wagener¹, D. Mienert¹, M. Hücker², B. Büchner^1,3, D. Baabe¹, M. Birke¹, W. Kopmann¹, H. Luetkens¹ und F.J. Litterst^1
1Institut für Metallphysik und Nukleare Festkörperphysik, TU Braunschweig, Mendelssohnstrasse 3, D-38106 Braunschweig
²II. Physikalisches Institut, Universität zu Köln, Zülpicher Strasse 77, D-50937 Köln
³II. Physikalisches Institut, RWTH Aachen, D-52056 Aachen

In dem Hochtemperatursupraleiter La_2-ySr_yCuO₄ kann durch zusätzliche Zn-Dotierung der CuO₂-Ebenen auch der Einfluß der Ladungsträgermobilität auf den elektronischen Grundzustand studiert werden. Wir haben die magnetische Ordnung (Untergittermagnetisierung, Ordnungstemperatur, Spindynamik) im System La_2-xSr_xCu_1-zZn_zO₄ mit mSR untersucht. In niedrig dotierten Systemen (x < 0.03) erhöht eine moderate Zinkdotierung die Untergittermagnetisierung und Neel-Temperatur trotz der gleichzeitigen Verdünnung des Spinsystems. Bei x = 0.021 (magnetisch kurzrechweitig geordnet) wird die Ordnungstemperatur für z = 0.04 von 20 K auf 100 K erhöht. In Verbindung mit Widerstands- und Magnetisierungsmessungen kann das beobachtete Verhalten wesentlich auf eine Frustration der magnetischen Zwischenebenenkopplung durch die Ladungsträgerbewegung zurückgeführt werden.

Das elektronische Phasendiagramm eines stark lokalisierten Systems (z= 0.15) zeigt eine Stabilisierung der langreichweitig geordneten Phase für kleine x und stark verdünnte kurzreichweitige Spinkorrelationen bis zu einer Dotierung von x=0.15.

Inhomogener Magnetismus in elektronendotierten Kupraten

•D. Baabe¹, H.-H. Klauß¹, D. Mienert¹, M. Birke¹, P. Adelmann² und F.J. Litterst^1
1IMNF, TU Braunschweig, Mendelssohnstr. 3, D-38106 Braunschweig
²IFP, FZ Karlsruhe, Postfach 3640, D-76021 Karlsruhe

Sowohl an dem lochdotierten System La_2-x-yNd_xSr_yCuO₄ als auch an den isostrukturellen Nickelaten La_2-zSr_zNiO₄ bildet sich bei entsprechender Ladungsträgerdotierung (um y = 1/8, bzw. z = 1/3) eine elektronische Phasenseparation auf mikroskopischer Längenskala sowie eine langreichweitig modulierte Ladungs- und Spinordnung aus. In diesem Vortrag werden die Resultate unserer Untersuchungen an elektronendotierten Kupraten (Nd,Pr)_2-yCe_yCuO₄ vor diesem Hintergrund diskutiert. Nullfeld m⁺SR Untersuchungen an Nd_2-yCe_yCuO₄ mit y = 1/8 zeigen für T < 100 K langreichweitige magnetische Ordnung, wobei die spontane Myonen-Präzessionsfrequenz zunächst dem Verlauf einer Magnetisierungskurve folgt. Bei » 30 K spiegelt das Auftreten einer 2. Frequenz eine deutliche Verbreiterung der Feldverteilung am Ort des Myons wider. Als Ursache hierfür kann eine Wechselwirkung des magnetischen Momentes des Nd³⁺-Ions mit dem Cu-Spinsystem ausgeschlossen werden, da analoge Untersuchungen an Pr_2-yCe_yCuO₄ (Pr³⁺ trägt kein magnetisches Moment) mit y = 1/8 dieselbe Anomalie bei 30 K zeigen. Zusätzliche Untersuchungen an (Nd,Pr)_2-yCe_yCuO₄ mit y = 0.05 und 0.10 unterstützen die Hypothese, dass für y = 0.10 und 0.125 eine elektronische Phasenseparation in den CuO₂ Ebenen ursächlich für die erwähnte verbreiterte Feldverteilung ist.

Copper and Oxygen Nuclear Magnetic Resonance Studies of RuSr₂EuCu₂O₈

•S. Krämer¹, G. V. M. Williams^1,2 und E. Pavarini^3,4
1Universität Stuttgart, 2. Physikalisches Institut, D-70550 Stuttgart
²The New Zealand Institute for Industrial Research, P.O. Box 31310, Lower Hutt, New Zealand
³INFM Dipartimento di Fisica Ä.Volta", Via Bassi 6, I-27100 Pavia, Italy
⁴MPI für Festkörperforschung, Heisenbergstr. 1, D-70569 Stuttgart

We report the results from a zero field nuclear magnetic resonance (ZFNMR), a Cu nuclear magnetic resonance (NMR) and a ¹⁷O NMR study of RuSr₂EuCu₂O₈. This compound has recently been found to exhibit the coexistence of magnetic order and superconductivity. We find that the Cu ZFNMR frequency for temperatures above the magnetic ordering temperature is consistent with this material being an underdoped HTSC. A broad ZFNMR signal extending over 50 MHz is observed for temperatures much less than the magnetic ordering temperature which could be due to Cu or Ru. At 9 T, the magnetic order in the RuO₂ layers is predominately ferromagnetic and we find a Cu NMR signal for temperatures above and below the magnetic ordering temperature. We measured the ¹⁷O NMR spectra from 10 K to 330 K and find that the occurrence of an increasing ¹⁷O NMR shift with increasing temperature for temperature above ~ 200 K provides direct evidence that RuSr₂EuCu₂O₈ is similar to an underdoped HTSC. The isotropic hyperfine coupling from Ru to oxygen in the CuO₂ layers is found to be small.

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Zuletzt geändert am 05.06.2001

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