Einfluss von Unordnung und Grenzflächen auf elektronische und magnetische Eigenschaften von Heusler-Systemen

Duisburg, Essen (2012), V, 174 S.
Dissertation / Fach: Physik
Fakultät für Physik
Duisburg, Essen, Univ., Diss., 2012
Abstract:
Anhand von Mössbauer-spektroskopischen Untersuchungen von Fe3Si-Filmen auf GaAs(100) und MgO(100) konnte nachgewiesen werden, dass das Wachstum von Fe3Si auf GaAs(100) durch eine Interdiffusion von Ga/As-Atomen gestört wird. Die Verwendung einer 3 nm dicken MgO-Tunnelbarriere auf der GaAs-Oberfläche unterdrückt diese Interdiffusion deutlich und ermöglicht so ein epitaktisches Filmwachstum von Fe3Si. Ein Vergleich der Röntgenabsorptionsuntersuchungen mit DFT-Rechnungen offenbart die Beiträge der verschiedenen Fe-Untergitter zum XAS und XMCD. Eine Berücksichtigung von Unordnung durch Ga/As-Atome in DFT-Rechnungen zeigt nur eine geringe Abnahme der Spinpolarisation von Fe3Si, so dass das System Fe3Si/GaAs(100) weiterhin ein interessanter Kandidat für spintronische Anwendungen ist. Für die Gemische Co2MnSi und Co2FeSi konnte der Einfluss der 3d-Übergangsmetalle Mn/Fe auf die Hybridisierung durch Röntgenabsorption und DFT-Rechnungen bestimmt werden. Eine tiefenselektive Untersuchung der elektronischen Struktur von Mn in Co2MnSi an einer MgO-Grenzschicht lässt einen Anstieg der Anzahl unbesetzter d-Zustände vermuten und weist somit auf eine MnSi-Terminierung hin. An nicht-stöchiometrischen Co2FeSi-Gemischen konnte eine Magnetfeldabhängigkeit der elektronischen Struktur von Co und Fe in Si-reichem Co2FeSi beobachtet werden. Dies könnte ein Hinweis auf magnetostriktive Effekte in diesem Gemisch sein. Des Weiteren wurde das Heusler-Gemisch Ni51.6Mn32.9Sn15.5 in dieser Arbeit untersucht, das ein Formgedächtnismetall darstellt und einen deutlichen inversen magnetokalorischen Effekt zeigt. In dieser Arbeit lag der Schwerpunkt auf den elementspezifischen magnetischen Eigenschaften von Ni und Mn. Für Mn wurde ein starker Anstieg des Verhältnisses von Bahn- zu Spinmoment ml/mS beobachtet. Während dieses Verhältnis in der Austenitphase 5% beträgt, steigt es in der Martensitphase auf 13.5% an. Gleichzeitig weist Ni einen nahezu konstanten Wert von ml/mS von 28% auf. Legt man in der Martensitphase ein Magnetfeld von 3 T an, so lässt sich der Wert des Verhältnisses von ml/mS für beide Elemente reduzieren, was auf einen feldinduzierten inversen Martensitübergang (FIRMT) hinweist.