5.4 YbTGa2 mit T = Ni, Pd, Pt

In Analogie zu den YbTAl2-Verbindungen [Tegel94, Klinger96] wurden isostrukturelle Verbindungen unter Austausch von Aluminium durch Gallium hergestellt und charakterisiert. Dabei sollte herausgefunden werden, inwieweit sich Gemeinsamkeiten und Unterschiede zu den entsprechenden Al-Verbindungen ergeben. Dieser Vergleich gibt Aufschluß über Unterschiede in der Hybridisierungsstärke zwischen 4f- und Leitungselektronen. YbNiGa2, YbPdGa2 und YbPtGa2 existieren, lassen sich jedoch nur mit einem größeren Fremdphasenanteil herstellen, der durch Temperung nicht wesentlich reduziert werden kann. Dieser macht in YbPdGa2 vermutlich sogar den Hauptteil der Probe aus. Die Art dieser Fremdphase(n) konnte bislang noch nicht bestimmt werden, es handelt sich aber möglicherweise in allen drei Fällen um eine binäre Yb-Ga-Verbindung, da die Peakpositionen und Intensitätsverhältnisse der Fremdphase in den Röntgendiffraktogrammen der drei Proben in etwa übereinstimmen.

YbNiGa2

YbNiGa2 kristallisiert in der orthorhombischen MgCuAl2-Struktur [Aronsson60] (Abbildung 5.12). Die Gitterkonstanten konnten mit a = 4,357 Å, b = 9,859 Å und c = 6,556 Å angepaßt werden.

Der spezifische Widerstand von YbNiGa2 (Abbildung 5.13) fällt zu tiefen Temperaturen fast linear auf ein Fünftel seines Wertes bei Raumtemperatur ab. Nach Durchlaufen eines Minimums bei 22 K steigt er leicht an und beginnt nach einem Maximum bei 7 K wieder zu fallen. Dies ist ein Hinweis auf einen leichten Kondo-Effekt und das Einsetzen von Kohärenz.

In der magnetischen Suszeptibilität (Abbildung 5.13) gilt bis hinab zu tiefen Temperaturen ein Curie-Weiss-Gesetz. Das effektive magnetische Moment beträgt µeff = 2,76 µB pro Yb-Atom. Bei TN = 2,5 K ist ein antiferromagnetischer Übergang zu erkennen. Vermutlich führen Verunreinigungen in der Probe zu einem weiteren Ansteigen der Suszeptibilität unterhalb von TN.

YbPdGa2

YbPdGa2 kristallisiert wie YbNiGa2 in der orthorhombischen MgCuAl2-Struktur (Abbildung 5.12) mit den Gitterkonstanten a = 4,386 Å, b = 9,999 Å und c = 6,596 Å. Der Fremdphasenanteil sowohl einer getemperten als auch einer ungetemperten Probe beträgt jedoch, wie oben bereits angedeutet, wahrscheinlich über 50 %. Die Zusammensetzung dieser Fremdphase(n) konnte aus dem Röntgendiffraktogramm bislang nicht bestimmt werden.

Um eine Aussage über die Art des hohen Fremdphasenanteils treffen zu können, wurde eine EDX-Analyse von YbPdGa2 durchgeführt. Auf der REM-Aufnahme (Abbildung 5.14) lassen sich zwei Bereiche unterscheiden. Die Auswertung der EDX-Analyse ergibt für Bereich (1) die Zusammensetzung Yb2Pd2Ga3 und für Bereich (2) eine Zusammensetzung von etwa YbPd2Ga2. Schon bei diesem ersten Beispiel sieht man, daß der Fehler bei der EDX-Analyse sehr groß sein kann und damit keine Aussagen mehr über die in der Probe enthaltenen Phasen möglich sind. Die Verbindung YbPdGa2 ist aufgrund der Röntgendiffraktogramme mit einem großen Volumenanteil in der Probe enthalten und dennoch nicht in der EDX-Analyse beobachtet worden. Aus diesem Grund kann auch die Existenz der Verbindungen Yb2Pd2Ga3 und YbPd2Ga2 nicht bestätigt werden, sondern lediglich die Existenz von (mindestens) zwei Phasen in einer Probe der Zusammensetzung YbPdGa2.

In der Suszeptibilität (Abbildung 5.15) zeigt YbPdGa2 oberhalb von etwa 150 K Curie-Weiss-Verhalten. Das daraus errechnete effektive Moment ist µeff = 3,77 µB pro Yb-Atom. Die Suszeptibilität mündet nach einem Abknicken und einem leichten Maximum bei 4 K in einen konstanten Wert von 9 · 10­6 m3 / mol. Dieses Verhalten ist typisch für antiferromagnetisch ordnende Systeme (siehe Kapitel 2.1.4). Diese Aussage muß aufgrund der schlechten Probenqualität allerdings relativiert werden.

YbPtGa2

YbPtGa2 kristallisiert wie YbNiGa2 und YbPdGa2 in der orthorhombischen MgCuAl2-Struktur (Abbildung 5.12) mit den Gitterkonstanten a = 4,307 Å, b = 9,972 Å und c = 6,636 Å.

Der spezifische Widerstand (Abbildung 5.16) zeigt ein ähnliches Verhalten wie bei YbNiGa2. Nach einem fast linearen Abfall bis zu tiefen Temperaturen folgt nach Durchlaufen eines Minimums bei 24 K ein leichter Anstieg zu einem Maximum bei 9 K. Auch hier ist ein leichter Kondo-Effekt erkennbar. Unterhalb von 9 K fällt der spezifische Widerstand steil ab.

Die magnetische Suszeptibilität (Abbildung 5.17) verhält sich dagegen ähnlich wie bei YbPdGa2. Oberhalb von etwa 100 K gilt ein Curie-Weiss-Gesetz. Das effektive magnetische Moment berechnet sich zu µeff = 4,25 µB pro Yb-Atom und liegt damit in der Nähe des Moments des freien Yb3+-Ions. Zu tiefen Temperaturen steigt die Suszeptibilität bei 4,5 K sprungartig an, was durch die spontane Magnetisierung bei TC hervorgerufen wird. Die ferromagnetischen Eigenschaften sind auch klar in der Magnetisierungsmessung (Abbildung 5.17) sichtbar.

Kapitel 5.3