Effekte von Unordnung in der Heusler-Legierung Co2MnSi und Eigenschaften der Co2MnSi(100)/MgO Grenzfläche

Dateibereich 21577

6,77 MB in einer Datei, zuletzt geändert am 28.02.2009

Dateiliste / Details

DateiDateien geändert amGröße
Huelsen_diss.pdf28.02.2009 12:08:376,77 MB
Im Mittelpunkt dieser Arbeit steht die Heusler-Legierung Co2MnSi, ein ferromagnetisches Halbmetall. Der experimentelle Nachweis der theoretisch vorhergesagten Bandlücke im Minoritätsspinkanal steht fü dieses Material noch aus. Frühere Arbeiten haben gezeigt, dass strukturelle Unordnung einen kritischen Einfluss auf die elektronischen Eigenschaften von Halbmetallen hat. Es können defektinduzierte Bänder an der Fermi-Energie auftreten, die die Spinpolarisation reduzieren. Weiterhin können in Heterostrukturen Grenzflächenzustände vorkommen und die Spinpolarisation des Tunnel- oder Injektionsstroms (dramatisch) verringern. Beide Punkte sind Gegenstand dieser Arbeit und werden mit Rechnungen im Rahmen der Dichtefunktionaltheorie untersucht. Der erste Teil der Arbeit beschäftigt sich mit dem Einfluss atomarer Defekte auf die elektronischen und magnetischen Eigenschaften von Co2MnSi. Die Untersuchung von Antisites, Antistrukturdefekten und Leerstellen zeigt, dass insbesondere Co Atome auf Mn oder Si Plätzen und Mn Atome auf Co Plätzen zu drastischen Abweichungen von den Eigenschaften der idealen Verbindung führen. Co Defektzustände in der Bandlücke stellen eine ernste Gefahr für die Halbmetallizität dar. Aufbauend auf diesen Ergebnissen wird im zweiten Teil Co_{2−x}Mn_{1+x}Si (−1 < x < 2) als pseudo-binäre Legierung betrachtet und nur noch die Co–Mn Wechselwirkung berücksichtigt. Es werden zwei verschiedene Cluster-Entwicklungen (eine für die Bildungsenergie ECE und eine für das Gesamtspinmoment MCE), die mit ab initio Daten parametrisiert werden, aufgestellt. Mit der ECE werden mehrere neue Grundzustände vorhergesagt, von denen einer (Co2Mn4Si2) sogar eine Bandlücke aufweist. Die bekannte Slater-Pauling-Regel für stöchiometrische Heusler-Legierungen kann auf nicht stöchiometrische Mn-reiche Strukturen erweitert werden. Mit dieser neuen Slater-Pauling-Regel und der MCE wird ein großer Bereich potenziell halbmetallischer Mn-reicher Kompositionen identifiziert. Monte-Carlo-Simulationen mit dem ECE Hamiltonian zeigen, dass Co2MnSi mit idealer oder sehr leicht abweichender (±2%) Stöchiometrie für Temperaturen bis 1000 K nahezu perfekt geordnet ist. Die Mn-reichen Strukturen sind thermisch nicht stabil, sondern zerfallen bei Raumtemperatur in Co2MnSi und Mn3Si. Im dritten Teil der Arbeit werden strukturelle, magnetische und elektronische Eigenschaften der Co2MnSi(100)/MgO Grenzfläche untersucht. Die Stabilität verschiedener Terminierungen (CoCo, MnSi, MnMn und SiSi) auf verschiedenen Positionen zu MgO (O-top, Mg-top, Br¨ucke und Mulde) wird mit der Methode der ab initio Thermodynamik abgeschätzt. Im thermodynamischen Gleichgewicht sind die CoCo/O und die MnSi/O Heterostrukturen stabil. Sie zeigen allerdings Grenzflächenzust¨ande an der Fermi-Energie im Spin-down-Kanal und demzufolge eine reduzierte Spinpolarisation. Die metastabile MnMn-terminierte Grenzfläche hat eine Bandlücke.
Lesezeichen:
Permalink | Teilen/Speichern
Dokumententyp:
Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Fakultät / Institut:
Fakultät für Physik » Theoretische Physik
Dewey Dezimal-Klassifikation:
500 Naturwissenschaften und Mathematik » 530 Physik
Stichwörter:
Heusler Legierung
Beitragende:
Prof. Dr. Kratzer, Peter [Betreuer(in), Doktorvater]
Prof. Dr. Entel, Peter [Gutachter(in), Rezensent(in)]
Sprache:
Deutsch
Kollektion / Status:
Dissertationen / Dokument veröffentlicht
Datum der Promotion:
13.02.2009
Dokument erstellt am:
04.03.2009
Promotionsantrag am:
19.07.2008
Dateien geändert am:
28.02.2009
Medientyp:
Text