Supraleitung und Ferromagnetismus in hochkorrelierten zweidimensionalen Phosphiden und Arseniden der 3d-Übergangsmetalle

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Die Entdeckung von Supraleitung in fluordotierten Eisenarsenidoxiden SEOFeAs (SE = La, Ce, Pr, Nd, Sm) mit Sprungtemperaturen (TC) bis zu 52 K hat international großes Aufsehen erregt. Solche Sprungtemperaturen wurden bisher nur mit den Cupratsupraleitern erreicht und sind nicht mit der BCS-Theorie zu verstehen. Diese Stoffklasse ist eine potentielle neue Familie von Hochtemperatursupraleitern. Die neuen Verbindungen sind schichtartig aufgebaut, wobei sich metallische Eisenarsenid- mit salzartigen Seltenerdoxid-Schichten abwechseln. Supraleitung entsteht durch Dotierung der magnetischen metallischen Schichten mit zusätzlichen Elektronen. Die genauen Strukturparameter für höchste Sprungtemperaturen sind noch unbekannt. Das Projekt soll durch gezielte chemische Modifikationen die strukturellen und elektronischen Parameter identifizieren, welche zu hohen Sprungtemperaturen führen. Dazu schlagen wir zwei neue Wege ein: (i) Der Austausch der Seltenerdoxidschicht durch Zirkonoxid (ZrOFeAs) bzw. durch stärker ionische Erdalkalifluoride (BaFFeAs) oder (ii) das Entfernen der Sauerstoffatome aus der Lanthanoxidschicht unter Erhalt der für die Supraleitung essentiellen Eisenarsenid-Schichten (LaFe2As2). Beide Teilprojekte sind experimenteller Natur und beinhalten Synthesen neuer supraleitender Materialien und die Untersuchung der magnetischen und elektrischen Eigenschaften. Sollten die Sprungtemperaturen 78 K (Sdp. des flüssigen Stickstoffs) erreichen, wäre das Anwendungspotential enorm, da diese metallischen Materialien dann die keramischen Hochtemperatursupraleiter ersetzen können.