Korrelation von Phononen, Elektromagnonen und der magnetischen Ordnung in multiferroischen Oxiden

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Eines der so genannten „hot topics“ der aktuellen Grundlagenforschung an multifunktionalen Materialien sind die Multiferroika. In multiferroischen Materialen können in einer Phase Ferroelektrizität und (Anti-)Ferromagnetismus in enger Kopplung mit einander existieren. Die Antragsteller beschäftigen sich in ihrer Forschung mit Elementaranregungen derartiger Materialien. Es handelt sich um Anregungen des Gitters (Phononen) und Spinwellen, die mit dem Kristallgitter gekoppelt sind (Elektromagnonen). Das Ziel des beantragten Projekts ist die systematische Erforschung von zwei Korrelationseffekten: (i) der Renormalisierung der Gitterschwingungen beim Einsetzen der magnetischen Ordnung (Spin-Phonon-Kopplung) und (ii) der Korrelation zwischen Phononen und Elektromagnonen (Elektromagnon-Phonon-Kopplung). Diese Effekte sollen an zwei Materialsystemen studiert werden: zum einen am Modellsystem der multiferroischen reinen sowie isoelektronisch dotierten Seltenerd-Manganate RMnO3 (R = Eu, Gd, Tb und Eu1-xYx) und zum anderen an einem neuen multiferroischen System, ACrO2 (A = Cu, Ag, Li, Na), um ein umfassendes Bild der genannten Elementaranregungen sowie ihrer Korrelationen in den multiferroischen Phasen zu erhalten. Dazu werden Raman-Spektroskopie sowie optische Spektroskopie im Ferninfrarot- und Terahertz-Bereich bei unterschiedlichen Temperaturen und Magnetfeldern eingesetzt.