Krug, Ingo Peter:

Magnetic proximity effects in highly ordered transition metal oxide heterosystems : a study by soft X-ray photoemission micoscropy

Jülich: Forschungszentrum, Zentralbibliothek (2008) (Schriften des Forschungszentrums Jülich : Reihe Information ; 2), XX, 158 S. : Ill., graph. Darst.
ISBN: 978-3-89336-521-0
Dissertation / Fach: Physik
Zugl. Duisburg, Essen, Univ., Diss., 2008 u.d.T.: Krug, Ingo: Magnetic proximity effects in highly ordered transition metal oxide heterosystems studied by soft X-ray photoemission micoscropy
Abstract:
Zusammenfassung: In dieser Arbeit wurde der Magnetische Proximitätseffekt in hochgeordneten Übergangsmetalloxid-Heterosystemen bestehend aus ferrimagnetischen (FIM) Fe3O4 Einkristallen und dünnen antiferromagnetischen (AF) NiO Schichten mittels Weichr¨ontgen-Photoemissions-Elektronenmikroskopie untersucht. Die Schichtsysteme wurden in-situ mittels Molekularstrahlepitaxie auf einkristallinen Fe3O4-Substraten hergestellt, welche durch Ar-Sputtern und Tempern in Sauerstoff vorbereitet wurden. Die magnetische Ordnung wurde mittels vektorieller Magnetometrie unter Ausnutzung des Magnetischen Zirkulardichroismus (XMCD) und des anisotropen Lineardichroismus (XMLD) bestimmt. Zwei Hauptbeiträge zum Magnetischen Proximitätseffekt konnten identifiziert werden: Erstens wird durch kurzreichweitige Austauschwechselwirkung eine ultradünne Zone veränderter magnetischer Struktur nahe der Grenzfläche induziert. Zweitens führen magnetoelastische Wechselwirkungen zu einer Veränderung der magnetischen Ordnung auf größerer Skala, wodurch meist die gesamte NiO Schicht betroffen ist. Der Einfluss gerichteter Gitterverzerrungen auf den Magnetismus mittels magnetoelastischer Kopplung wurde an Hand von Proben mit verschiedenen kristallographischen Grenzfl ächenorientierungen untersucht. Die Verzerrung scheint sowohl die AF Stapelrichtungen in NiO als auch das Kopplungsverhalten an der Fe3O4/NiO Grenzfläche zu beeinflussen. Des weiteren führt die Bindungsanisotropie in der Grenzflächenebene zu Variationen der durch den Grenzflächenaustausch induzierten unkompensierten Magnetisierung in NiO. Ferner wurde beobachtet, dass die unkompensierte Ni-Magnetisierung direkt an der Grenzfläche lokalisiert ist, während das Innere der NiO Schichten kompensiert ist. Analyse der XMCD Summenregeln in einem NiO-Keil auf Fe3O4 (110) zeigte extremale Werte für das Fe- und Ni- Bahnmoment für etwa 1ML Schichtdicke, möglicherweise in Verbingung mit der Rekonstruktion der Grenzflächenlage zu NiFe2O4. Tempearaturabhängige Messungen des dichroischen Kontrastes zeigen erniedrigte kritische Temperaturen sowohl für NiO als auch für Fe3O4, in Folge von Finite-Size Effekten und Grenzflächenaustauschkopplung. Fits des theoretisch erwarteten XMLD Kontrastes an Linienprofile der austauschinduzierten AF Domänenwände in NiO ergaben, dass die Wandstruktur konsistent ist mit einem einfachenModell einer kohärenten Spinachsenrotation in der Schichtebene. In magnetisch getemperten Proben wurde eine veränderte Anisotropie der Fe3O4 (110)/NiO Grenzfläche festgestellt, welche nichtkristallographische leichte Achsen aufwies. In einem einfachen Modell könnte dieser Effekt als eine Überlagerung von Volumen- und Grenzflächenanisotropien magnetokristalliner und magnetoelastischer Natur angesehen werden. Schließlich wurde in einem Fe3O4 (110)/NiO[51Å]/Co[15Å] Dreifachschichtsystem die gleiche zuvor erwähnte Gesamtanisotropie gefunden, zusätzlich jedoch eine möglicherweise rauhigkeitsinduzierte senkrechte Zwischenschichtkopplung von Cobalt und Fe3O4.

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