1. Einleitung

Eines der wichtigsten Gebiete der modernen Festkörperphysik ist die Erforschung elektronisch hochkorrelierter metallischer Materialien. Insbesondere zeigen Verbindungen auf Basis einiger Seltenen Erden aufgrund der Besonderheit der Wellenfunktionen ihrer 4f-Orbitale ungewöhnliche Tieftemperatureigenschaften. Seit der Entdeckung der Supraleitung in CeCu2Si2 [Steglich79] sind die Schwere-Fermionen-Systeme in den Brennpunkt des Interesses gerückt. In diesen Verbindungen ist bei tiefen Temperaturen die effektive Masse der Leitungsbandelektronen an der Fermifläche um zwei bis drei Größenordnungen gegenüber der Ruhemasse des freien Elektrons erhöht. Diese Besonderheit ist für die ausgeprägten Anomalien in zahlreichen Meßgrößen verantwortlich. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Präparation und den unterschiedlichen Grundzuständen ternärer intermetallischer Verbindungen auf der Basis der drei Selten-Erd-Elemente Cer, Ytterbium und Europium. Diesen drei Metallen ist gemeinsam, daß sie in Verbindungen zwei energetisch dicht beieinanderliegende Grundzustände einnehmen können. In einem dieser Zustände tragen die Selten-Erd-Ionen ein magnetisches Moment, der andere Zustand ist unmagnetisch. Darin liegt der Grund für die große Bandbreite der zu erwartenden Tieftemperatureigenschaften.

Bei den Cer-Systemen gibt es heute bereits eine große Anzahl intensiv untersuchter Verbindungen. Besonders an dieser Stelle hervorzuheben sind Schwere-Fermionen-Systeme wie CeAl3, CeCu6 und CeCu2Si2 (für eine Übersicht siehe z.B. [Maletta88]). Ein weiterer Vertreter dieser Gruppe ist CeNi2Ge2, das im Gegensatz zu CeCu2Si2 keine Anzeichen für Ordnung bis zu tiefsten Temperaturen zeigt. Jedoch läßt sich eine antiferromagnetische Ordnung durch geeignete Dotierung erzielen. Dies legt die Existenz eines quantenkritischen Punktes in der unmittelbaren Nachbarschaft von CeNi2Ge2 nahe. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde der Einfluß der Stöchiometrie auf die Probenqualität untersucht, insbesondere bei leichter Variation des Verhältnisses Nickel zu Germanium.

Aufgrund der präparativen Schwierigkeiten gibt es bislang nur wenige gut erforschte Ytterbium-Systeme. Die meisten bekannten Verbindungen sind unmagnetisch und verhalten sich wie gewöhnliche Metalle. Mit der Entdeckung von YbNiAl und YbPtAl [Tegel94] konnten erstmals antiferromagnetisch ordnende Schwere-Fermionen-Systeme auf Ytterbium-Basis untersucht werden. Yb2Ni2Al [Klinger96] ist das erste nicht ordnende Schwere-Fermionen-System mit einer charakteristischen Temperatur TK über 5 K wie in vergleichbaren Cer-Systemen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde versucht, isostöchiometrische Verbindungen eines bekannten Systems durch Austausch von Cer mit Ytterbium oder eines Übergangselements durch ein anderes aus der gleichen Gruppe zu erhalten. Im Gegensatz zu früheren Arbeiten wurde dabei weniger Wert auf die Eingrenzung des Übergangsbereiches von lokalem magnetischen zu zwischenvalentem Verhalten in den Ytterbium-Verbindungen gelegt. Interessant war in diesem Zusammenhang vielmehr die Frage, welche Auswirkungen die Substitution von Aluminium durch Gallium auf das Verhalten der Ytterbium-Systeme hat. Weiterhin wurde eine Gruppe von Selten-Erd-Verbindungen mit kubischer Symmetrie unter die Lupe genommen, in der exotische Effekte wie ein Kristallfeld-Quartett als Grundzustand in YbNi2Sn möglich sind.

Die Untersuchung von Europium-Verbindungen hingegen steht heute erst am Anfang. Ein wesentlicher Grund hierfür ist die schwierige Handhabung von reinem Europium. Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine Apparatur, in der europiumhaltige Verbindungen hergestellt werden können, vervollständigt und in Betrieb genommen. Es wurden erste Versuche unternommen, in Analogie zu bekannten Verbindungen mit anderen Seltenen Erden Verbindungen mit entsprechender Zusammensetzung auf der Basis von Europium herzustellen.

Die Kapitel 2 bis 4 geben einen kurzen Einblick in die wesentlichen physikalischen Grundlagen sowie Präparationsverfahren und Charakterisierungsmethoden. An dieser Stelle sei lediglich auf einige Detailüberlegungen zur Optimierung des Herstellungsprozesses bei Ytterbium-Verbindungen verwiesen. Neu ist in diesem Zusammenhang auch die Ausdehnung der Möglichkeiten auf die Präparation von europiumhaltigen Verbindungen, die mit zusätzlichen Problemen zu kämpfen hat. Der mit den Grundbegriffen und Methoden bereits vertraute Leser kann bis auf die genannten Ausnahmen die folgenden Abschnitte überspringen und mit dem Kapitel "Kristallographische und physikalische Ergebnisse" starten.

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