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Magnetische Kopplungsphänomene in Fe/Cr/Fe-Systemen Fabian Göhler 19. 11. 2012.

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Präsentation zum Thema: "Magnetische Kopplungsphänomene in Fe/Cr/Fe-Systemen Fabian Göhler 19. 11. 2012."—  Präsentation transkript:

1 Magnetische Kopplungsphänomene in Fe/Cr/Fe-Systemen Fabian Göhler

2 2Fabian Göhler 1. Gliederung 2. Versuchsaufbau 3. Ergebnisse 4. Interpretation 5. Zusammenfassung 6. Quellen

3 3Fabian Göhler 2. Versuchsaufbau Methoden: SEMPA (scanning electron microscopy with polarization analysis) RHEED (reflection high-energy electron diffraction) Aufdampfen der Cr-Schicht mittels piezogesteuerter Blende auf Fe- Einkristall. Probenherstellung bei Raumtemperatur und ca °C. (T N,Cr = 311 K) Ultrahochvakuum

4 4Fabian Göhler 2. Versuchsaufbau RHEED [4] Beugung hochenergetischer Elektronen ( keV) bei Reflexion an Oberflächenatomen Beugungsbild Kristallstruktur Intensität Wachstum einzelner Atomlagen beobachtbar SEMPA [3] Trennung der vom SEM ausgelösten Sekundärelektronen nach ihrer Spinpolarisation Korreliert mit der Magnetisierungs- richtung der Probenoberfläche 3 Bilder: SEM-Abbild der OF, M x, M y

5 5Fabian Göhler 3. Ergebnisse

6 6Fabian Göhler 3. Ergebnisse

7 7Fabian Göhler 4. Interpretation Experiment: Oszillation der Kopplung mit langer und kurzer Periode Antiferromagnetische Ordnung im Cr für T > T N Phase-Slip Cr: bcc-Gitter ferromagnetische Monolagen Spin-Dichte-Wellen- Antiferromagnetismus

8 8Fabian Göhler 4. Interpretation Spin-Dichte-Wellen Zustand der Leitungselektronen Dichte der Elektronenspins Wellenförmig moduliert Eigenschaft des Grundzustandes, keine Anregung ( Spinwelle) allg.: Wellenlänge inkommensurabel zum Atomgitter speziell: λ = 2a: Antiferromagnet Bestimmt durch die Fermifläche der Leitungselektronen

9 9Fabian Göhler 4. Interpretation SDW-Antiferromagnetismus: Ausbildung von SDW im Cr aufgrund der antiferromagnetisch orientierten Monolagen Ankoppeln der SDW an die Fe-Cr- Grenzschicht: Schwingungsbauch N CR = 2k: antiferromagnetische Kopplung N CR = 2k +1: ferromagnetische Kopplung Phase-Slip: Umkehrung dieses Verhältnisses für N CR = 24, 44, Knoten der SDW

10 10Fabian Göhler 4. Interpretation Néel-Temperatur T N : Festkörper: Antiferromagnetismus nur für T < T N Amplitude der SDW relativ konstant T > T N : Amplitude ~ 1/N² Antiferromagnetismus nur in dünnen Schichten

11 11Fabian Göhler 5. Zusammenfassung Oszillation der Kopplung in Abhängigkeit von der Dicke der Cr- Schicht, dabei sowohl kurzwellige als auch langwellige Kopplung. Indirekte Austauschwechselwirkung, Ankoppeln der Spin-Dichte-Wellen des Cr an die Fe-Cr-Grenzflächen. Verschmieren der kurzwelligen Oszillationen bei rauen Grenzflächen (1-2 Monolagen). Unterschiede im magnetischen Verhalten von Festkörpern und dünnen Schichten.

12 12Fabian Göhler 6. Quellen [1] J. Unguris et al., Phys. Rev. Lett. 67 (1991) 140 [2] H. Zabel, J. Phys.: Condens. Mat. 11 (1999) 9303 [3] [4] RHEED_Setup.gif Präsentation als PDF unter /afs/tu-chemnitz.de/home/urz/g/gofa/PUBLIC/FeCrFe.pdf


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