Regensburg 2002 – scientific programme

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TT: Tiefe Temperaturen

TT 15: Metall-Isolator-Überg
änge, Phasenüberg
änge in Quantensystemen I

TT 15.7: Talk

Wednesday, March 13, 2002, 16:15–16:30, H20

Spinübergang in LaCoO₃ — •M. Kriener, J. Baier, J. Reichl, H. Kierspel, T. Lorenz, C. Zobel und A. Freimuth — II. Physikalisches Institut, Universität zu Köln, 50937 Köln

LaCoO₃ ist ein Isolator mit ungewöhnlichen magnetischen Eigenschaften. Im Grundzustand befindet sich das System in einem unmagnetischen Low-Spin-Zustand (S = 0), in dem alle sechs d-Elektronen die t_2g-Zustände besetzen. Mit steigender Temperatur wird auch das e_g-Orbital mit Elektronen thermisch besetzt, und es entwickelt sich ein magnetisches Moment. Die Frage, ob hierbei ein oder zwei Elektronen in das e_g-Orbital übergehen, d.h., ob der sogenannte Intermediate-Spin- (S = 1) und / oder High-Spin-Zustand (S = 2) besetzt wird, wurde in der Vergangenheit äußerst kontrovers diskutiert.

Wir stellen Untersuchungen der Suszeptibilität χ(T) und der thermischen Ausdehnung α(T) vor, die innerhalb eines Zweiniveausystems analysiert werden. Es zeigt sich, daß beide Meßgrößen auf die thermische Besetzung des Intermediate-Spin-Zustandes hinweisen. Darüber hinaus können beide Meßgrößen durch eine thermodynamische Relation aufeinander skaliert werden, wobei sich die Skalierungsfaktoren für die verschiedenen denkbaren Spinübergänge deutlich unterscheiden. Der experimentelle Wert stimmt mit dem Skalierungsfaktor des Low-Spin- nach Intermediate-Spin-Übergangsszenarios fast perfekt überein.