Ladungsträgerdynamik schwerer Fermionen an Quantenphasenübergängen

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Quantenphasenübergänge in Schwere-Fermionen-Materialien erlauben es, in benachbarten Regionen ihres elektronischen Phasendiagramms sowohl konventionell metallisches als auch völlig neues, quantenkritisches Verhalten zu untersuchen. Aufgrund der hohen effektiven Masse der Ladungsträger sind diese Eigenschaften besonders klar zu beobachten. Wir wollen mittels breitbandiger Mikrowellenspektroskopie erstmalig die dynamische Leitfähigkeit schwerer Fermionen an Quantenphasenübergängen messen. Damit wollen wir zunächst nachweisen, wie die extrem niedrige Drude-Relaxations-rate mit der effektiven Masse skaliert. Dann wollen wir erstmals Fermi-Flüssigkeits-Verhalten in der frequenzabhängigen, optischen Leitfähigkeit direkt nachweisen. Hierfür werden wir die mittels eines externen Parameters (Magnetfeld oder Dotierung) durchstimmbare effektive Masse der Ladungsträger und die damit verknüpfte Fermi-Flüssigkeits-Relaxationsrate nutzen. Schließlich wollen wir heraus-finden, ob für die optischen Eigenschaften im quantenkritischen Regime eine Skalierung der beiden Energieskalen Temperatur und Frequenz vorliegt. Für diese Experimente werden wir neue Methoden der Mikrowellenspektroskopie an Metallen bei sehr tiefen Temperaturen (unterhalb von 100 mK) entwickeln, die auch weitere zukünftige, bisher experimentell noch nicht umsetzbare Untersuchungen an anderen korrelierten oder supraleitenden Materialien ermöglichen werden.