Magnetische Kopplungsphänomene in Fe/Cr/Fe- Systemen Fabian Göhler 19. 11. 2012
Magnetische Kopplungsphänomene in Fe/Cr/Fe-Systemen
Fabian Göhler
19. 11. 2012
2Fabian Göhler
1. Gliederung
1. Gliederung
2. Versuchsaufbau
3. Ergebnisse
4. Interpretation
5. Zusammenfassung
6. Quellen
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. 200-300°C. (T
N,Cr = 311 K)
Ultrahochvakuum
4Fabian Göhler
2. Versuchsaufbau
RHEED [4]
Beugung hochenergetischer Elektronen (10...50 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, Mx, M
y
5Fabian Göhler
3. Ergebnisse
6Fabian Göhler
3. Ergebnisse
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
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
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
NCR
= 2k: antiferromagnetische Kopplung
NCR
= 2k +1: ferromagnetische Kopplung
Phase-Slip: Umkehrung dieses Verhältnisses für N
CR = 24, 44, 64...
→ Knoten der SDW
10Fabian Göhler
4. Interpretation
Néel-Temperatur TN:
Festkörper: Antiferromagnetismus nur für T < T
N
→ Amplitude der SDW relativ konstant
T > TN: Amplitude ~ 1/N²
→ Antiferromagnetismus nur in dünnen Schichten
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.
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] http://iap.physnet.uni-hamburg.de/group_g/graphics/SpinDet.jpg
[4] http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/0/00/RHEED_Setup.gif/400px-RHEED_Setup.gif
Präsentation als PDF unter
/afs/tu-chemnitz.de/home/urz/g/gofa/PUBLIC/FeCrFe.pdf