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Non-centrosymmetric superconducting compounds
Isolde Zeiringer
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Chemie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Dr.-Studium der Naturwissenschaften (Dissertationsgebiet: Chemie)
Betreuer*in
Peter Franz Rogl
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-30436.97062.447763-7
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Supraleitung in Verbindungen ohne Inversionszentrum in der Kristallstruktur erlangte in den letzten Jahrzehnten reges Forschungsinteresse, da viele Eigenschaften nicht mit der Standard BCS Theorie übereinstimmen. Die vorliegende Arbeit konzentriert sich hauptsächlich auf einfache nicht-zentrosymmetrische intermetallische Verbindungen und die dazugehörigen ternären Systeme und besteht im Wesentlichen aus drei großen Kapiteln.
Das erste Kapitel besteht aus Ergebnissen der Untersuchungen an den supraleitenden ternären äquiatomaren Siliziden und Germaniden LaIrSi, LaPtSi und HfRhGe mit geordneten nicht-zentrosymmetrischen Kristallstrukturen. Des Weiteren wurde die Verbindung CeIrSi untersucht.
Der zweite Teil der Arbeit konzentriert sich auf die Untersuchungen von Kristallstrukturen und/oder Phasendiagrammen von binären, ternären und quaternären Boriden. Das binäre Phasendiagramm Ir-B wurde im Konzentrationsbereich 10 bis 70 at. % Bor erstellt und die auftretenden Phasen charakterisiert. Außerdem wurde die Kristallstruktur von W1-xB3 (Mo1-xB3 Typ) untersucht sowie die Löslichkeiten von Rh, Ir, Ni, Pd und Pt in W1-xB3 als auch von Rh in Mo1-xB3. Die Phasengleichgewichte wurden für den borreichen Teil der zugehörigen isothermen Schnitte W-TM-B (TM = Rh, Ir bei 1100°C, TM = Ni, Pd bei 900°C und TM = Pt bei 800°C) und Mo-Rh-B (bei 1100°C) erstellt. Nur im System W-Ir-B bildet sich eine ternäre Phase W1-xIrxB2 (ReB2 type).
Die feste Lösung CeRh3-xPdxB0.5 wurde im ungeglühten Zustand sowohl bezüglich der Bildung einer Überstruktur als auch der Änderung der Cer Valenz untersucht.
Im dritten Teil der Arbeit sind die Ergebnisse der Untersuchungen zahlreicher ternärer Verbindungen EpT2X2 oder EpTX3 (Ep = Sr, Ba; T = Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au; X = Si, Ge, Sn) zusammengefasst, die mit dem nicht-zentrosymmetrischen BaNiSn3 Strukturtyp oder mit einem anderen BaAl4 Abkömmling kristallisieren. Supraleitung (< 3 K) wurde für 7 Verbindungen mit BaNiSn3 Strukturtyp gefunden. Darüber hinaus wurden der Silizium beziehungsweise Germanium reiche Teil der ternären Systeme Sr-{Cu,Ag,Au}-{Si,Ge} und Ba-{Ag,Au}-{Si,Ge} bei 700 oder 800°C untersucht. Die Kristallstrukturen und Homogenitätsbereiche von mehr als 20 neuen oder bereits beschriebenen Phasen wurden beschrieben.
Als zusätzliche Beiträge sind die Transporteigenschaften von zahlreichen Klathraten Typ-I zusammengefasst. Widerstandsmessungen der neuen Verbindungen BaAu3Ge und BaAu3Si zeigen metallisches Verhalten mit einem supraleitendem Übergang bei Tc=2.4 sowie 1.6 K.
reges Forschungsinteresse, da viele Eigenschaften nicht mit der Standard BCS Theorie übereinstimmen. Die vorliegende Arbeit konzentriert sich hauptsächlich auf einfache nicht-zentrosymmetrische intermetallische Verbindungen und die dazugehörigen ternären Systeme und besteht im Wesentlichen aus drei großen Kapiteln.
Das erste Kapitel besteht aus Ergebnissen der Untersuchungen an den supraleitenden ternären äquiatomaren Siliziden und Germaniden LaIrSi, LaPtSi und HfRhGe mit geordneten nicht-zentrosymmetrischen Kristallstrukturen. Des Weiteren wurde die Verbindung CeIrSi untersucht.
Der zweite Teil der Arbeit konzentriert sich auf die Untersuchungen von Kristallstrukturen und/oder Phasendiagrammen von binären, ternären und quaternären Boriden. Das binäre Phasendiagramm Ir-B wurde im Konzentrationsbereich 10 bis 70 at. % Bor erstellt und die auftretenden Phasen charakterisiert. Außerdem wurde die Kristallstruktur von W1-xB3 (Mo1-xB3 Typ) untersucht sowie die Löslichkeiten von Rh, Ir, Ni, Pd und Pt in W1-xB3 als auch von Rh in Mo1-xB3. Die Phasengleichgewichte wurden für den borreichen Teil der zugehörigen isothermen Schnitte W-TM-B (TM = Rh, Ir bei 1100°C, TM = Ni, Pd bei 900°C und TM = Pt bei 800°C) und Mo-Rh-B (bei 1100°C) erstellt. Nur im System W-Ir-B bildet sich eine ternäre Phase W1-xIrxB2 (ReB2 type).
Die feste Lösung CeRh3-xPdxB0.5 wurde im ungeglühten Zustand sowohl bezüglich der Bildung einer Überstruktur als auch der Änderung der Cer Valenz untersucht.
Im dritten Teil der Arbeit sind die Ergebnisse der Untersuchungen zahlreicher ternärer Verbindungen EpT2X2 oder EpTX3 (Ep = Sr, Ba; T = Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au; X = Si, Ge, Sn) zusammengefasst, die mit dem nicht-zentrosymmetrischen BaNiSn3 Strukturtyp oder mit einem anderen BaAl4 Abkömmling kristallisieren. Supraleitung (< 3 K) wurde für 7 Verbindungen mit BaNiSn3 Strukturtyp gefunden. Darüber hinaus wurden der Silizium beziehungsweise Germanium reiche Teil der ternären Systeme Sr-{Cu,Ag,Au}-{Si,Ge} und Ba-{Ag,Au}-{Si,Ge} bei 700 oder 800°C untersucht. Die Kristallstrukturen und Homogenitätsbereiche von mehr als 20 neuen oder bereits beschriebenen Phasen wurden beschrieben.
Als zusätzliche Beiträge sind die Transporteigenschaften von zahlreichen Klathraten Typ-I zusammengefasst. Widerstandsmessungen der neuen Verbindungen BaAu3Ge und BaAu3Si zeigen metallisches Verhalten mit einem supraleitendem Übergang bei Tc=2.4 sowie 1.6 K.
Abstract
(Englisch)
Superconductivity in compounds without inversion symmetry in the crystal structure induced intensive research interest during the last decades as many superconducting properties and parameters do not comply with the standard BCS theory. The present work primary focuses on the preparation and characterization of non-centrosymmetric intermetallic compounds and the corresponding ternary systems and comprises of three main parts.
The first one deals with the reinvestigations of the superconducting equiatomic silicides or germanides LaPtSi, LaIrSi and HfRhGe with ordered non-centrosymmetric crystal structures, deriving from the binary compounds α-ThSi2, SrSi2 or AlB2. Additionally, the compound CeIrSi has been studied.
The second part concentrates on crystal structures and/or phase diagram investigations of binary, ternary and quaternary borides. The binary Ir-B system has been reinvestigated between 10 and 70 at. % boron and the occurring phases are characterized. The crystal structure of W1-xB3 (Mo1-xB3 type) has been reinvestigated and the solubility of Rh, Ir, Ni, Pd and Pt in W1-xB3 as well as of Rh in Mo1-xB3 has been investigated. Furthermore, phase equilibria in the boron rich part of the corresponding isothermal sections W-TM-B (TM = Rh, Ir at 1100°C, TM = Ni, Pd at 900°C and TM = Pt at 800°C) and Mo-Rh-B (at 1100°C) have been established.
The solid solution CeRh3-xPdxB0.5 has been studied in as cast state with respect to the crystal structure (superstructure formation) and valence change of cerium.
The third part summarizes the results from the investigations of a large number of ternary compounds EpT2X2 or EpTX3 (Ep = Sr, Ba; T = Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au; X = Si, Ge, Sn) crystallizing with the non-centrosymmetric BaNiSn3 structure type or another BaAl4 derivative structure type. Superconductivity (< 3 K) has been found for 7 compounds adopting the BaNiSn3 structure type. The silicon or germanium rich part of the ternary systems Sr-{Cu,Ag,Au}-{Si,Ge} and Ba-{Ag,Au}-{Si,Ge} were investigated at 700 or 800 °C. The crystal structures and homogeneity ranges of more than 20 new or already reported compounds have been explored.
As an additional contributions, the transport properties of various clathrates type-I are presented. Resistivity measurements of the new ternary compounds BaAu3Ge and BaAu3Si show metallic behaviour with a superconducting transition at Tc=2.4 and 1.6 K, respectively.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Supraleitung Kristallstrukturen Phasendiagramme Nicht-zentrosymmetrisch
Autor*innen
Isolde Zeiringer
Haupttitel (Englisch)
Non-centrosymmetric superconducting compounds
Publikationsjahr
2015
Umfangsangabe
263 S. : Ill., graph. Darst.
Sprache
Englisch
Beurteiler*innen
Klaus Richter ,
Jean-Marc Joubert
Klassifikationen
35 Chemie > 35.42 Präparative Anorganische Chemie ,
35 Chemie > 35.90 Festkörperchemie
AC Nummer
AC12188155
Utheses ID
31980
Studienkennzahl
UA | 791 | 419 | |