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In dieser Arbeit werden Aspekte der Anwendung niederenergetischer Myonen in der Festkörperphysik vorgestellt. Während in der konventionellen Myonen-Spin-Relaxation (uSR) Myonen mit einer kinetischen Energie von mehreren MeV in die Probe implantiert werden, beträgt die kinetische Energie in einem Niederenergie-uSR-Experiment nur einige keV. Diese keV-Myonen haben eine wesentlich größere Flugzeit zwischen dem Startdetektor des Myonenspektrometers und der zu untersuchenden Probe. Dies bedingt unter anderem eine größere Unsicherheit in der Bestimmung des Implantationszeitpunktes sowie eine erhöhte Empfindlichkeit auf externe magnetische Felder in der Zeit vor der Implantation. Entsprechende Analyse- und Korrekturverfahren werden vorgestellt. Die Kenntnis der Eindringtiefe von keV-Myonen in dünne Filme und Vielfachschichten ist eine wichitge Grundvoraussetzung für die Vorbereitung, Durchführung und Analyse von myonenspektroskopischen Untersuchungen an solchen Systemen. Es werden Messungen zu Implantation niederenergetischer Myonen vorgestellt und mit Simulationsrechnungen verglichen. Als Anwendungsbeispiel der niederenergetischen uSR werden Streufelder eines dünnen Nickelfilms in einem Silbersubstrat untersucht. Werden Myonen unmittelbar hinter einer Nickelschicht in einem Silbersubstrat implantiert, besitzt das resultierende Feld am Myonenort eine Komponente, die von den ferromagnetischen Domänen des Nickels bestimmt wird. Anhand eines einfachen Modells können die Parameter der Myonenrelaxationsfunktionen in Zusammenhang mit der Temperaturabhängigkeit der Domänenmagnetisierung gebracht werden., In this work aspects of the application of low energy muons in solid state physics are presented. In contrast to conventional muon spin spectroscopy (uSR), where muons with a kinetic energy with a kinetic energy of several MeV are implanted into a sample, in low energy uSR the kinetic energy of the muons is reduced to a few keV. Therefore the muons have an essentially higher time of flight between the start detector of the muon spectrometer and the sample. Among others this results in a bigger uncertainty in the determination of the time of implantation. Corresponding analysis and correction techniques are presented. The knowledge of the implantation depth of keV-muons in thin films and multilayers is an important prerequisite for the preparation, realization and analysis of muon spectroscopic experiments on such systems. Investigations on the implantation of low energy muons are presented and compared with computer simulations. As an application of low energy uSR the magnetic stray fields of a thin Ni-film are investigated. When the muons are implanted directly behind a nickel layer in a silver substrate, the resulting local field at the muon site has a strong component due to the ferromagnetic domains of the nickel. On the basis of a simple model the parameters of the muon relaxation functions are connected to the temperature dependence of the domain magnetization.

Diese Arbeit präsentiert µSR-Untersuchungen an Selten-Erd-dotierten Lanthan-Strontium-Kupraten (mit RE=Eu und Nd). Das Selten-Erd-freie System, welches das einfachste Kuprat-Hochtemperatursupraleitersystem ist, zeigt zwei strukturelle Phasen, eine tetragonale Hochtemperaturphase (HTT) und eine orthorhombische Tieftemperaturphase (LTO). Aufgrund der Selten-Erd-Dotierung treten zwei zusätzliche Phasen in den Eu- und Nd-dotierten Verbindungen auf: eine tetragonale Tieftemperaturphase (LTT) und eine zweite orthorhombische Tieftemperaturphase mit stark reduzierter Orthorhombizität (Raumgruppe Pccn). Obwohl die Änderungen der Gitterkonstanten nur wenige Prozent ausmachen, sind die Auswirkungen auf die magnetischen und supraleitenden Eigenschaften sehr drastisch: Die dynamischen Streifenkorrelationen, die in der LTO-Phase beobachtet werden, können durch das Verkippungsmuster der LTT-Phase gepinnt und dadurch statisch werden. Elastische Neutronenstreuexperimente von Tranquada et al. belegen das Einsetzen von statischer Ladungs- und Spin-Streifenordnung in Nd-dotiertem Lanthan-Strontium-Kuprat mit Sr-Konzentrationen y=0.12 - 0.20. In der statischen Streifenphase ist die Supraleitung reduziert. Wir haben zwei Probenserien untersucht: Bei der Eu-dotierten Serie wurde der Selten-Erd-Gehalt konstant auf x=0.2 gehalten, während die Sr-Dotierung y zwischen 0.014 und 0.20 variierte; beim Nd-dotierten System hingegen wurde eine konstante Sr-Konzentration von y=0.15 verwendet, während der Selten-Erd-Gehalt x Werte zwischen 0.30 und 0.60 annahm. Aus Röntgenmessungen war zu entnehmen, daß der strukturelle Übergang von der LTO in die LTT-/Pccn-Phase im Eu-dotierten System bei 120 - 135 K und in der Nd-dotierten Serie bei 60 - 80 K stattfindet., This work presents µSR experiments on lanthanum strontium cuprate doped with rare-earth atoms (RE=Eu and Nd). The system without RE doping, which is the most simple high-temperature superconducting cuprate system, shows two structural phases, a high-temperature tetragonal phase (HTT) and a low-temperature orthorhombic phase (LTO). Due to the rare-earth dopance, two additional structural phases can be observed in the Eu- and Nd-doped compounds: a low-temperature tetragonal phase (LTT) and a second orthorhombic phase with strongly reduced orthorhombicity (space group Pccn). Although the changes in lattice parameters are only of the order of a few percent, the influence on the magnetic and superconducting properties is large: The dynamic stripe correlations which are observed in the LTO phase can be pinned by the tilt pattern of the LTT phase and become static. Elastic neutron scattering experiments of Tranquada et al. show the onset of static stripe order of charge and spin in Nd-doped lanthanum strontium cuprate with a Sr-concentration y =0.12 - 0.20. Superconductivity is reduced in the static stripe phase. Two series of samples have been investigated: In the Eu-doped series, the rare-earth concentration was kept constant at x=0.2 while varying the Sr doping y between 0.014 and 0.20. In the Nd-doped system, in contrast, a constant Sr concentration of y=0.15 was used and the rare-earth doping x ranged between 0.30 and 0.60. From x-ray diffraction, the low-temperature structural phase transition from the LTO to the LTT/Pccn phase is known to take place at 120 - 135 K in the Eu-doped series and at 60 - 80 K in the Nd-doped series, respectively. Apart from the different ion radii of Nd and Eu, which influence the low-temperature structural phase transition temperature and the critical doping necessary to induce the LTT phase, Eu(3+) is a non-magnetic ion like La(3+) whereas Nd(3+) has a localized 4f moment.