Festkörperphysik mit Ultraschall – neu im PPMS

Mit der USEC-Option (ultrasonic elastic constant) für das PPMS von Quantum Design gibt es nun erstmals eine kommerzielle Lösung für die Messung elastischer Eigenschaften mittels Ultraschall. 

Das Messprinzip ist einfach: Mit Hilfe eines Piezo-Transducers wird an der Probenoberfläche ein Ultraschallpuls erzeugt. Dieser Puls wandert durch die Probe und kann entweder an der gegenüberliegenden Seite der Probe detektiert werden oder es wird der Reflex vermessen. 

Die USEC-Option kann Änderungen in der Laufzeit genauestens detektieren und eignet sich optimal zum Aufspüren von Phasenübergängen. Daher ist sie eine ideale Ergänzung zu den vorhandenen und bekannten Messoptionen des PPMS-Systems wie z. B. Magnetometrie, Wärmekapazität und mehr.

Professor Yoshizawa von der Iwate Universität in Morioka, Japan, hat die USCE-Option im Rahmen der diesjährigen SCES-Konferenz in Prag vorgestellt und erläutert (Abb. 1).

Für eine Testmessung stand die bislang noch selten untersuchte Substanz UAu2Si2 zur Verfügung. Erst kürzlich wurde diese Verbindung in Form eines Einkristalls synthetisiert. Im Widerspruch zu früheren Publikationen zeigte sich dabei, dass UAu2Si2 unterhalb von 19 K antiferromagnetische Eigenschaften hat [1]. Frühere Messungen fanden einen ferromagnetischen Zustand, was vermutlich an den polykristallinen Eigenschaften der Probe lag. Abb. 2 zeigt die Frequenz in Abhän­gigkeit von der Temperatur (Messpunkte in Abständen von 0,5 K). Aufgetragen ist die longitudinale Mode entlang der kristallographischen Richtung 100 bei Nullfeld. Sehr deutlich ist der magnetische Übergang bei etwa 20 K zu erkennen. 

Die Messung wurde durchgeführt am „Materials Growth and Measurement Laboratory“ in Prag: http://mgml.eu.

[1] Chihiro Tabata et al. „Peculiar magnetism of UAu2Si2“, Physical Review B 94, 214414 (2016).

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