Ordnungsverhalten von Stickstoff sowie Magnetismus in binären Nitriden einiger 3d-Metalle: Mn/N, Fe/N und Ni/N

Abstract

In dieser Arbeit wird über Untersuchungen an binären Nitriden der 3d-Übergangsmetalle Mangan, Eisen und Nickel berichtet. Diese sind metallische Einlagerungsverbindungen, deren Kristallstrukturen sich von einem Defekt-anti-NiAs-Typ (hcp-) bzw. einem Defekt-NaCl-Typ (fcc-Anordnung der Metallatome) mit jeweils partiell durch N-Atome besetzten Oktaederlücken herleiten. Ausgehend von virtuellen oder auch experimentell zugänglichen, paramagnetischen Hochtemperaturzuständen ohne Fernordnung der interstitiellen N-Atome lassen sich alle in dieser Arbeit beobachteten Tieftemperaturzustände niedrigerer Symmetrie entweder durch eine Ausordnung der N-Atome auf Oktaederlücken und/oder durch das Einsetzen magnetischer Ordnung verstehen. Die Untersuchungen konzentrierten sich dabei hauptsächlich auf eine quantitative Charakterisierung von unterschiedlichen Überstrukturen mittels Röntgen- und Neutronenbeugung und auf einen kritischen Vergleich von Strukturen, die als Funktion des beteiligten Metalls, des N-Gehalts und der Temperatur beobachtet werden.

In this thesis investigations on binary nitrides of the 3d metals manganese, iron and nickel are reported. These materials are metallic interstitial compounds whose crystal structures are based on defect-anti-NiAs type (hcp) resp. defect-NaCl type (fcc arrangement of metal atoms) structures in which octahedral sites are partially occupied by N atoms. Virtual or experimentally accessible, paramagnetic high temperature states without long-range-order of N atoms are parent phases for all observed low temperature states which are ordered with respect to the N arrangement and/or magnetism. The main emphasis of the investigations was put on a quantitative characterisation of different superstructures by X-ray and neutron diffraction and on a critical comparison of the structures which are observed as a function of the metal, the N content and temperature.