KIP-Veröffentlichungen

Die vorliegende Arbeit behandelt die experimentelle Untersuchung der statischen und dynamischen magnetischen Eigenschaften von Übergangsmetalloxiden mit konkurrierenden Wechselwirkungen. Dabei werden sowohl konkurrierende magnetische Wechselwirkungen in frustrierten Systemen als auch das Zusammenspiel verschiedener Freiheitsgrade z.B. in Multiferroika bzw. Magnetoelektrika untersucht. Als wichtigste experimentelle Methode dient die Hochfrequenz/Hochfeld-Elektronenspinresonanz-Spektroskopie, welche zusammen mit Messungen der Magnetisierung in Magnetfeldern bis 60 T eingesetzt wurde. Die Messungen zeigen für den frustrierten Ferrimagneten Natriumeisenphosphit eine geringe magnetische Anisotropie und kurzreichweitige Spinordnung weit oberhalb der Ordnungstemperatur. Kurzreichweitige Spinordnung bis etwa 5TN zeigt sich auch in den geschichteten Antimonieden MNi2SbO6 (M = Na,Li). In diesen stellt die detaillierte Untersuchung der Phasendiagramme und der antiferromagnetischen Resonanzen die wichtige Rolle der Anisotropie für die konkurrierenden Phasen heraus. In Li2FeSiO4 führt das Zusammenspiel von vermutlich niedrigdimensionalem Magnetismus, elektronischen und strukturellen Freiheitsgraden zu einem komplexen magnetischen Phasendiagramm. Aus der Analyse der antiferromagnetischen Resonanzmoden wird die erste magnetfeldinduzierte Phase als Spin-Flop Phase ausgeschlossen und die Anregungen der zweiten Phase (B > 18 T) als Anregungen einer Spin-Flop Phase interpretiert. Entscheidend für die magnetischen Eigenschaften der Multiferroika bzw. Magnetoelektrika α−Cu2V2O7 , MTiO3 (M = Ni,Co) und LiFePO4 ist das Zusammenspiel von magnetischen und elektrischen Freiheitsgraden. Im Multiferroikum α−Cu2V2O7 wird eine ferrimagnetische Resonanzmode beobachtet, deren Frequenzabhängigkeit auf große Dzyaloshinskii-Moriya Wechselwirkungen hindeutet. LiFePO4 weist eine große Anregungslücke der antiferromagnetischen Resonanzen auf, aus der eine große Anisotropie hervorgeht. Magnetisierungs-Messungen bestätigen dies durch einen Spin-Flopartigen Übergang bei 32 T.

This work presents studies of static and dynamic magnetic properties of transition metal oxides with competing interactions. Competing interactions in frustrated systems as well as the interplay of diverse degrees of freedom are studied, e.g. in multiferroics and magnetoelectrics. The investigations were carried out by high-frequency/high-field electron spin resonance and magnetisation measurements in magnetic fields up to 60 T. Studies of the frustrated sodium iron phosphite indicate weak magnetic anisotropy and short-range spin order that persists well above the ordering temperature. Short-range correlations up to at least 5TN are also observed in the layered antimonides MNi2SbO6 (M = Na,Li). Detailed investigations of the phase diagram and the antiferromagnetic resonances reveal the crucial role of magnetic anisotropy for the competing phases. The interplay of presumably low dimensional magnetism, electric and structural degrees of freedom in Li2FeSiO4 leads to a complex magnetic phase diagram. The evaluation of the antiferromagnetic resonances excludes the first field-induced phase as a spin-flop phase. However, the dynamic response of the second phase (B > 18 T) is spin-flop-like. The interplay of magnetic and electric degrees of freedom is critical for the magnetic properties of the multiferroics and magnetoelectrics α−Cu2V2O7 , MTiO3 (M = Ni,Co), and LiFePO4 . Low-energy magnetic excitations of the multiferroic α−Cu2V2O7 , associated with a canted magnetic moment, indicate sizeable Dzyaloshinskii-Moriya interactions. The antiferromagnetic resonances of LiFePO4 exhibit a large antiferromagnetic resonance gap, corresponding to a considerable anisotropy. Spin-flop-like anomalies at 32 T in magnetisation measurements confirm the large anisotropy