Vibron states in cerium crystalline compounds

Abstract

Tato práce je zaměřena na studium vibronového stavu v Ce intermetalických sloučeninách. Přítomnost vibronového stavu je důsledkem zvýšené magneto-elastické interakce mezi fonony a 4f elektrony Ce iontu. Magneto-elastická interakce je obvykle slabá a může byt zanedbána. Zde v CeAl2, CePd2Al2, CeCuAl3 a CeAuAl3 je považována za dostatečně silnou, což vede k vytvoření vázaného stavu, nazývaného vibronový stav. Správně určená krystalová struktura těchto sloučenin je nezbytnou prerekvizitou k diskuzi tohoto výjimečného chování. Náš výzkum bude proto proveden v následujících rovinách: Studium krystalové struktury sloučenin (Ce,La)Pd2Al2−xGax a CePt2Al2 pomocí nízkoteplotní a vysokoteplotní rentgenové práškové difrakce; Výzkum objemových a transportních vlastností monokrystalického vzorku sloučeniny CePt2Al2 pomocí měření měrného tepla, magnetizace a elektrického měrného odporu; Analýza symetrií fononových módů a operátorů momentu hybnosti v modelovém Hamiltoniánu, která je založena na teorii grup; V poslední řadě pak na studium fononových disperzních křivek monokrystalů CePd2Al2 a LaPd2Al2 pomocí nepružného rentgenového rozptylu. Všechny tyto výsledky a provedené analýzy vedou k následujícím závěrům: Fáze CePd2Al2 a LaPd2Al2 tají nekongruentně. Nalezli jsme a popsali způsob, jež umožnuje připravit...

This thesis is focused on study of the vibron state in Ce intermetallics. The presence of a vibron state is a consequence of an enhanced magneto-elastic interaction, between phonons and 4f electrons of the Ce ion. The magneto-elastic interaction is usually weak and can be neglected, but here in CeAl2, CePd2Al2, CeCuAl3 and CeAuAl3 is considered to be strong enough, which leads to a bound state called the vibron state. A well determined crystal structure of these compounds is a necessary prerequisite to discuss this unique behaviour. Therefore our investigation is performed on the following levels: A crystal structure study of (Ce,La)Pd2Al2-xGax and CePt2Al2, by low temperature and high temperature X-ray powder diffraction; Investigation of bulk and transport properties of a CePt2Al2 single crystal using the specific heat, magnetisation and electrical resistivity measurements; Symmetry analysis of phonon modes and angular momentum operators in the model Hamiltonian, based on group theory; And finally the study of phonon dispersion curves in CePd2Al2 and LaPd2Al2 single crystals using inelastic X-ray scattering. All these results and preformed analyses lead to the following conclusions: The CePd2Al2 and LaPd2Al2 are incongruently melting phases. We found and described the way which has allowed us to...