Gemischtvalente Verbindungen : Berechnungen mit WIEN2k

Abstract

In dieser Diplomarbeit wurde die Verbindung YBaFe2O5, die einen Verwey-Übergang zeigt und somit einen Wechsel im gemischtvalenten Verhalten aufweist, mithilfe quantenmechanischer Methoden berechnet. Die untersuchte Verbindung gehört strukturell zur Familie der Doppelzellenperowskite. Unterhalb der Verwey-Temperatur liegt die Verbindung in der sogenannten charge ordered-Modifikation vor, die einem vollständig ladungsgetrennten System mit Eisen in zwei- und dreiwertiger Oxidationsstufe entspricht, oberhalb jedoch als valence mixed-Modifikation, deren Eisenionen eine vollständig gemischtvalente Oxidationszahl besitzen. Die Eisenionen sind dabei in einer unüblichen pyramidalen Geometrie von Sauerstoffatomen koordiniert. Aufgrund dieser Koordinationsgeometrie sind die d-Orbitale der Eisenatome nicht mehr entartet und spalten auf. Je nach Oxidationszahl des Eisenions kann es zusätzlich zu einer, dem Jahn-Teller-Effekt verwandten Verzerrung der Pyramide kommen. Die Verbindung zeigt darüber hinaus in beiden Modifikationen antiferromagnetisches Verhalten, die magnetische Anordnung wechselt jedoch ebenfalls bei der Verwey-Temperatur. Unter Anwendung des Programms WIEN2k, das eine besonders genaue, auf der DFT (Dichtefunktionaltheorie) basierende Methode zur Berechnung von Festkörpereigenschaften anbietet, wurden beide Modifikationen der Verbindung auf ihre Eigenschaften hin untersucht.