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Four iron-based triple tungstate and tellurate perovskites have been synthesized in the nanocrystalline form using a simple sol–gel citrate route: Sr3Fe2WO9 (SFWO), Ba3Fe2WO9 (BFWO), Sr3Fe2TeO9 (SFTO), and Ba3Fe2TeO9 (BFTO). Strontium-based compounds crystallize in the tetragonal space group I4/m, while barium-based compounds crystallize in the hexagonal space group P63/mmc. All compounds possess a ferromagnetic order with high values for room-temperature magnetization. The magnetic state as traced by Mo¨ssbauer spectroscopy is heterogeneously related to disorder. The compounds also possess relatively high dielectric constants (20–199.16) measured at 1 MHz and a moderate loss factor. The synthesized triple perovskite compounds were utilized in the fabrication of vertical contact mode triboelectric nanogenerators (TENGs). The working mechanism and the electrical response of the TENGs were extensively studied. The TENG device based on BFTO/Kapton triboelectric layers produces the highest output of 88 V/2.69 mA. For the first time, the surface polarity of the triple perovskite was shown using a Kelvin probe force microscopy technique (KPFM), which elucidates the positive polarity of the triboelectric layer. Furthermore, the TENG device was used to charge several capacitors and to carry out the powering of electronics that make it an excellent choice for various self-powered applications.

This thesis is concerned with synthesis, crystal growth and investigation of layered cobaltites compounds RBaCo2O5+δ. The properties investigated in this work are related to the macroscopic ones as well as quantities determined using local probes. The main techniques used are: travelling floating zone for the crystal growth, muon spin rotation, neutron and synchrotron radiation diffraction measurements as well as complementary techniques like: X-ray diffraction, bulk magnetization and transport measurements. Based on the obtained experimental data, a magnetic model is proposed below the paramagnetic phase as well as the driving force for the apparition of metal-insulator transition in the paramagnetic phase. The results presented in this thesis hopefully add to the rapidly growing understanding of this family of compounds. The results are certainly not directly applicable to the industry today, but they give a new interpretation of some of the new exciting phenomena and properties which characterize these systems., Diese Doktorarbeit befasst sich mit der Synthese, der Kristallzucht und der Untersuchung der Schichtkobaltate RBaCo2O5+δ. Die hier untersuchten Eigenschaften sind solche makroskopischer Art sowie über lokale Sondenmethoden bestimmte. Die wesentlichen benutzten Techniken sind: Zonenschmelzverfahren für die Kristallzucht, Myonen Spin Rotation, Neutronen und Synchrotronstrahlungsstreuexperimente sowie dazu komplementäre Techniken wie Röntgenbeugung, Magnetisierungs und Transportmessungen. Auf der Grundlage dieser experimentellen Daten wird ein magnetisches Modell für den Temperaturbereich unterhalb der paramagnetischen Phase vorgeschlagen sowie für die treibende Kraft für den Metall-Isolator Übergang in der paramagnetischen Phase. Es wird erhofft, dass die in dieser Arbeit dargelegten Ergebnisse zu dem rasch wachsenden Verständnis dieser Verbindungsfamilie beitragen. Die Ergebnisse sind zwar sicher nicht direkt für industrielle Anwendung geeignet, doch erlauben sie eine neue Interpretation einiger neuer aufregender Phänomene und Eigenschaften, die diese Systeme charakterisieren.

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.

The purpose of this work was to investigate the role of disorder in strongly correlated electron systems. From our study of Fe2VAl and the two heavy fermion compounds UPd2-xSn and URh2Ge2-xSnx we conclude that in these materials the disorder can control the physical properties. For Fe2VAl, we have disproved a Kondo-insulating behavior as was previously proposed. The Kondo-insulating behavior does not play a role in the anomalous resistivity of Fe2VAl, instead the 'semiconducting-like' behavior is due to the ability of Al-vacancies to localize the electrons. For the heavy fermion compounds UPd2-xSn we have observed that disorder drives the anomalous physical behavior. Surprisingly, the levels of disorder for cubic and orthorhombic UPd2-xSn are similar, but the 'efficiency' of disorder appears to be higher in the first case. A description of the resistivity, magnetoresistivity and Hall effect of cubic UPd2-xSn in terms of conventional heavy fermion behavior does not consistently account for our observations. Alternatively, we attributed it to disorder induced diffusive electronic transport. Further, for cubic UPd2-xSn we have determined the magnetic structure and ground state, which is characterized by small antiferromagnetic domains with correlation lengths of about ~100Å. Finally, we have studied in detail the influence of crystallographic disorder on the class of compounds URh2Ge2-xSnx. Regarding the electronic transport properties, we find for all samples/ground states a non-metallic behavior. Our Hall effect measurements disproves a (pseudo)gap scenario of the anomalous electronic transport. We conclude that the 'semiconducting-like' resistivity arises from disorder induced localization. Finally, we observe a close resemblance of the Hall-constants of UPd1.85Sn and URh2Ge2-xSnx , RH-R0 ~ χ, which probably indicates that this phenomenon is of more general relevance., Ziel der vorliegenden Arbeit war die Klärung des Einflusses von Unordnung auf die Eigenschaften stark korrelierter Elektronensysteme. Für Fe2VAl wurde gezeigt, dass dieses Material nicht – wie behauptet - als Kondo-Isolator zu betrachten ist. Stattdessen können die Materialeigenschaften von Fe2VAl auf Unordnungseinflüsse zurückgeführt werden. Hierbei wurden Art und Grad der Unordnung bestimmt. Weiterhin wurde für das Schwer-Fermion-System UPd2-xSn nachgewiesen, dass das hier beobachtete anomale physikalische Verhalten durch kristallographische Unordnung getriggert wird. Entsprechend wird das Verhalten von kubischen UPd2-xSn komplett durch die kristallographische Unordnung kontrolliert. So zeigt sich, dass eine Beschreibung des Widerstandes, Magnetowiderstandes sowie Hall-Effektes nicht im Rahmen konventioneller Schwer-Fermionen-Terminologie möglich ist. Weiterhin haben wir den magnetischen Grundzustand bestimmt, welcher antiferromagnetisch ist, allerdings mit einer aufgrund der kristallographischen Unordnung kleinen Kohärenzlänge von ~100Å. In der Ausgangsverbindung URh2Ge2 kann der Grad der Unordnung auf verschiedene Weisen variiert werden – durch unterschiedliche Abkühlgeschwindigkeiten während der Probenherstellung, Wärmebehandlung oder isoelektronische Substitution. Hinsichtlich der elektronischen Transporteigenschaften finden wir für alle Proben/Grundzustände ein nicht-metallisches Verhalten. Aufgrund von Hall-Effektmessungen kann eine (Pseudo)Energielücke als Quelle dieses Verhaltens ausgeschlossen werden. Daher folgern wir, dass dieses Verhalten aus unordnungsinduzierter elektronischer Lokalisierung entspringt. Spinabhängige Streuung scheint von sekundärer Bedeutung für den elektronischen Transport zu sein, trägt allerdings zum Magnetowiderstand bei. Schliesslich beobachten wir ein sehr ähnliches Verhalten der Hall-Konstanten für UPd1.85Sn und URh2Ge2-xSnx , RH-R0 ~ χ, was möglicherweise ein Hinweis auf ein allgemeineres Phänomen darstellen könnte.

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.