Untersuchung der Elektronenstruktur der Edelmetalle und ihrer verdünnten Legierungen mittels de Haas-van Alphen Effekt
Untersuchung der Elektronenstruktur der Edelmetalle und ihrer verdünnten Legierungen mittels de Haas-van Alphen Effekt
Der de Haas-van Alphen (dHvA) Effekt gehört zu einer Gruppe von Phänomenen, den Quantenoszillationen, die als gemeinsame Ursache die magnetfeldinduzierte Umgruppierung der von den Leitungselektronen besetzbaren Zustände haben. Die Umgruppierung bewirkt periodische Änderungen in der Zustandsdichte de...
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Personal Name(s): | Lengeler, B. (Corresponding author) |
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Contributing Institute: |
Publikationen vor 2000; PRE-2000; Retrocat |
Imprint: |
Jülich
Kernforschungsanlage Jülich, Verlag
1977
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Physical Description: |
100 p. |
Document Type: |
Report Book |
Research Program: |
ohne Topic |
Series Title: |
Berichte der Kernforschungsanlage Jülich
1393 |
Link: |
OpenAccess OpenAccess |
Publikationsportal JuSER |
Der de Haas-van Alphen (dHvA) Effekt gehört zu einer Gruppe von Phänomenen, den Quantenoszillationen, die als gemeinsame Ursache die magnetfeldinduzierte Umgruppierung der von den Leitungselektronen besetzbaren Zustände haben. Die Umgruppierung bewirkt periodische Änderungen in der Zustandsdichte der Elektronen an der Fermikante mit dem Magnetfeld. Quantenoszillationen treten deshalb in allen physikalischen Größen auf, die die Zustandsdichte der Elektronen enthalten. Hierzu gehören der Magnetwiderstand, der Halleffekt, die Thermospannung, das Kontaktpotential zwischen zwei Metallen, die elektronische spezifische Wärme und die Ultraschallabsorption in Metallen. Der dHvA Effekt ist die Quantenoszillation der Magnetisierung der Leitungselektronen. Dieser Effekt hat sich von einer Kuriosität, die zuerst in Wismut beobachtet wurde, zu einer der leistungsfähigsten Methoden zur Untersuchung der Elektronenstruktur von reinen Metallen,intermetallischen Verbindungen und verdünnten Legierungen entwickelt. So läßt sich aus der Frequenz der dHvA Oszillationen die Geometrie der Fermifläche ermitteln. Inzwischen sind die Fermiflächen fast aller reinen Metalle und vieler geordneter Legierungen mittels dHvA Effekt bestimmt worden. Diese Messungen haben großen Einfluß auf das Verständnis der Elektronenstruktur der Metalle gehabt. Sie haben insbesondere verbesserte Rechenverfahren zur Bestimmung von Bandstrukturen inMetallen angeregt. Die in den dHvA Amplituden enthaltene Information ist in den letzten Jahren in zunehmendem Maße untersucht worden. Aus der Temperaturabhängigkeit der dHvA Amplituden lassen sich die Zyklotronmassen und daraus die Fermigeschwindigkeiten der Elektronen ermitteln. Die Feldabhängigkeit der Amplituden hingegen wird durch die Streuraten der Leitungselektronen an Defekten bestimmt. In dieser Arbeit wird die Untersuchung der Elektronenstrukturder Edelmetalle Cu, Ag und Au und ihrer verdünnten Legierungen mittels dHvA Effekt behandelt. Dabei beschränken wir uns auf solche Legierungssysteme, in denen die Streuung der Leitungselektronen an den Defekten spinunabhängig ist. Die Arbeit ist folgendermaßen gegliedert. Im Abschnitt 2 wird die Lifshitz-Kosevich Formel des dHvA Effektes erklärt, aus der ersichtlich ist, welche Informationen aus diesem Effekt gewonnen werden können. Der Einfluß der Elektron-Phonon Wechselwirkung auf den dHvA Effekt wird ausführlich diskutiert. Im Abschnitt 3 werden die Details des Feldmodulationsverfahrens beschrieben, mit dem die Frequenz- und Amplitudenmessungen durchgeführt wurden. Abschnitt 4 gibt eine detaillierte Beschreibung der Geometrie der Fermifläche der Edelmetalle. Die beobachtete Anisotropie der Fermiflächen läßt sich im Rahmen von Bandstrukturrechnungen durch die Hybridisierung der s, p und d Bänder erklären. Im Abschnitt 5 werden detaillierte Messungen der Zyklotronmassen beschrieben. Hieraus werden lokale Werte der Fermigeschwindigkeiten abgeleitet. Ebenfalls hieraus lassen sich die Koeffizienten der elektronischen spezifischen Wärme und die Elektron-Phonon Kopplungsparameter gewinnen. Im Abschnitt 6 schließlich werden Messungen der Dingle Temperaturen und der Streuraten der Leitungselektronen an Defekten in den Edelmetallen untersucht. Es werden einige charakteristische Beispiele im Detail beschrieben ($\underline{Cu}$H, $\underline{Au}$Ag und $\underline{Au}$ Leerstellen). Besonders großen Einfluß auf die Streuanisotropie haben die Lage des Defekts im Gitter undderWellencharakter der Leitungselektronen des Wirtsmetalls. Die Daten lassen sich in anschaulicher Weise mit Hilfe einer verallgemeinerten Streuphasenanalyse interpretieren. |