Steeb, Alexandra:

Untersuchung der Morphologie und magnetischen Eigenschaften von ionenstrahlgesputterten Eisen- Einzelschichten, Fe,Cr,Fe-und Fe,MgO,Fe-Schichtsystemen

(2007), 119 S. : Ill., zahlr. graph. Darst.
Dissertation / Fach: Physik
Duisburg, Essen, Univ., Diss., 2007
Abstract:
In dieser Arbeit wird der Einfluss der Oberflächenbeschaffenheit auf die magnetischen Eigenschaften von ionenstrahlgesputterten Eisenschichten auf GaAs untersucht. Zur Analyse der Struktur der hergestellten Filme wird Beugung niederenergetischer Elektronen (LEED) und Rastertunnelmikroskopie eingesetzt. Die hier verwendeten Methoden zur Untersuchung der magnetischen Eigenschaften sind Kerr-, SQUID-Magnetometrie und ferromagnetische Resonanz. Es zeigt sich, dass sowohl auf unbehandeltem als auch auf vorgesputtertem und geheiztem GaAs-Substrat die gesputterten Eisenfilme epitaktisch aufwachsen. Die geringste Rauigkeit von 1Å zeigen Eisenfilme auf unbehandeltem GaAs, während Eisenfilme auf geheiztem GaAs die höchste Rauigkeit von 30Å aufweisen. Die größte Kristallanisotropiekonstante wird für das vorgesputtete GaAs/Fe-System bestimmt. Für diese Präparationsmethode werden zwei Monolagen Eisen als magnetisch tote Lagen ermittelt. Bei einer Schichtdicke von 100Å wird 83% der Sättigungsmagnetisierung von Volumeneisen erreicht. Die kleinen beobachteten FMR-Linienbreiten sprechen für die guten Volumeneigenschaften des ionenstrahlgesputterten Eisens. Weiterhin wird eine antiferromagnetische Zwischenschichtaustauschkopplung bei gesputterten Fe/Cr/Fe-Schichten erzielt. Für eine Chromzwischenschicht von 12 bis 17Å wird eine Kopplungsstärke bis zu 0,2mJ/m2 gefunden. Um die geringe Kopplungsstärke zu erklären, wird eine starke Durchmischung an den Grenzflächen postuliert. Schließlich werden Fe/MgO/Fe/FeMn-Schichten auf GaAs deponiert. Nach der Strukturierung können an den Tunnelkontakten in Strom-Spannungsmessungen Tunnelprozesse nachgewiesen werden. Die ermittelten Tunnelmagnetowiderstandswerte sind mit 2% niedrig, was mit dem Fehlen scharfer, definierter Grenzflächen sowohl an der Fe/FeMn- als auch an den Fe/MgO-Grenzflächen erklärt werden kann. Diese Resultate zeigen, dass man analog zur MBE beim Ionenstrahlsputterverfahren gute magnetische Volumeneigenschaften an Einzelfilmen erzielen kann. Jedoch werden grenzflächensensitive Phänomene aufgrund starker Durchmischung an den Grenzflächen geschwächt.

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