SQUID-Magnetometrie an Fe Monolagen auf GaAs(001) im UHV

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Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Charakterisierung des Wachstums und der magnetischen Eigenschaften von ultradünnen Fe Filmen auf GaAs(001). Insbesondere kam hierbei ein im Rahmen dieser Arbeit weiterentwickeltes Raster-SQUID (superconducting interference device) Magnetometer im Ultrahochvakuum (UHV) zum Einsatz. Aus dem mit diesem Gerät gemessenen magnetischen Streufeld eines magnetisierten Films kann die remanente Magnetisierung absolut und mit Submonolagen-Nachweisempfindlichkeit bestimmt werden. Hierzu wurde im Rahmen dieser Arbeit das magnetische Streufeld analytisch berechnet. Die Kombination von SQUID- und Ferromagnetische-Resonanz-Messungen (FMR) am gleichen Film im UHV erlaubt die unabhängige Bestimmung von magnetischen Anisotropien und der Magnetisierung als Funktion der Temperatur, Schichtdicke, Substrattopographie und Sauerstoffangebot. Die Ergebnisse sind im Einzelnen: 1. Die schichtdickenabhängige remanente Magnetisierung von 2 bis 20 Monolagen Fe auf GaAs(001) wurde als Funktion der Temperatur ohne Deckschichten bestimmt. 2. Eine kontinuierliche Reorientierung der Magnetisierung in der Ebene (von [1 1 0] nach [1 0 0]) von Fe Filmen mit zunehmender Schichtdicke wurde mit der Raster-SQUID-Technik beobachtet und zeigt gute Übereinstimmung mit FMR-Messungen. 3. Die Änderung der Magnetisierung und der magnetischen Anisotropie wurde als Funktion von Sauerstoffangebot quantitativ untersucht. Es stellt sich heraus, dass bezogen auf den sich bildenden Eisenoxidanteil die Änderung der Magnetisierung in dünneren Filmen (5 und 8 ML) weit größer ist als für dickere Filme (16 ML). Bei geringem Sauerstoffangebot (<10 Langmuir) wird die senkrechte uniaxiale Anisotropiekonstante K2s um 40% reduziert wohingegen die anderen Anistropien nur geringfügig beeinflusst werden. Diese Untersuchungen wurden durch strukturelle IV-LEED Messungen ergänzt. 4. Ein 8.6 ML Fe/GaAs(001) Film, der bei 300 K einem Sauerstoffangebot von 25000 L ausgesetzt wurde, zeigte eine spontane Magnetisierungrichtung senkrecht zur Filmebene bei tiefen Temperaturen. Bei Erhöhung der Temperatur dreht sich die Magnetisierung zwischen 175 K< T <250 K in die Ebene hinein. Die Reorientierung wird auf die unterschiedliche Temperaturabhängigkeit der Formanisotropie und K2s zurückgeführt.
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Dokumententyp:
Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Fakultät / Institut:
Fakultät für Physik » Experimentalphysik
Klassifikation Physik:
Elektrizität und Magnetismus, Elektrodynamik
Experimentelle Methoden der Physik, Meßtechnik
Vakuumphysik
Dewey Dezimal-Klassifikation:
500 Naturwissenschaften und Mathematik » 530 Physik
Stichwörter:
SQUID, magnetometry, Fe/GaAs, thin films, magnetism, spin reorientation transition, FMR, magnetic anisotropy, oxidation of Fe, IV-LEED
Beitragende:
Prof. Dr. Farle, Michael [Betreuer(in), Doktorvater]
Prof. Dr. Kleemann, Wolfgang [Gutachter(in), Rezensent(in)]
Sprache:
Englisch
Kollektion / Status:
Dissertationen / Dokument veröffentlicht
Datum der Promotion:
11.12.2006
Dokument erstellt am:
01.02.2007
Promotionsantrag am:
24.08.2006
Dateien geändert am:
31.01.2007
Medientyp:
Text