Authors:	Auth, Nicole
Title:	Preparation and study of magnetic thin film based sub-micron structures
Online publication date:	14-Jul-2005
Year of first publication:	2005
Language:	english
Abstract:	Due to its high Curie temperature of 420K and band structure calculations predicting 100% spin polarisation, Sr2FeMoO6 is a potential candidate for spintronic devices. However, the preparation of good quality thin films has proven to be a non-trivial task. Epitaxial Sr2FeMoO6 thin films were prepared by pulsed laser deposition on different substrates. Differing from previous reports a post-deposition annealing step at low oxygen partial pressure (10-5 mbar) was introduced and enabled the fabrication of reproducible, high quality samples. According to the structural properties of the substrates the crystal structure and morphology of the thin films are modified. The close interrelation between the structural, magnetic and electronic properties of Sr2FeMoO6 was studied. A detailed evaluation of the results allowed to extract valuable information on the microscopic nature of magnetism and charge transport. Smooth films with a mean roughness of about 2 nm have been achieved, which is a pre-requisite for a possible inclusion of this material in future devices. In order to establish device-oriented sub-micron patterning as a standard technique, electron beam lithography and focussed ion beam etching facilities have been put into operation. A detailed characterisation of these systems has been performed. To determine the technological prospects of new spintronics materials, the verification of a high spin polarisation is of vital interest. A popular technique for this task is point contact Andreev reflection (PCAR). Commonly, the charge transport in a transparent metal-superconductor contact of nanometer dimensions is attributed solely to coherent transport. If this condition is not fulfilled, inelastic processes in the constriction have to be considered. PCAR has been applied to Sr2FeMoO6 and the Heusler compound Co2Cr0.6Fe0.4Al. Systematic deviations between measured spectra and the standard models of PCAR have been observed. Therefore existing approaches have been generalised, in order to include the influence of heating. With the extended model the measured data was successfully reproduced but the analysis has revealed grave implications for the determination of spin polarisation, which was found to break down completely in certain cases. Aufgrund der hohen Curietemperatur von 420 K und Bandstrukturrechnungen, die 100% Spinpolarisation vorhersagen, ist Sr2FeMoO6 ein potentieller Kandidat für Anwendungen in der Spinelektronik. Epitaktische Sr2FeMoO6 Dünnschichten wurden mit Hilfe der Laserablation auf verschiedenen Substraten abgeschieden. Im Unterschied zu früheren Berichten wurden die Filme bei niedrigem Sauerstoffpartialdruck (10-5 mbar) nachgetempert, was die Herstellung von reproduzierbar guten Proben ermöglichte. Die kristalline Struktur und Morphologie der Dünnschichten verändert sich entsprechend den strukturellen Eigenschaften der verschiedenen Substrate. Der enge Zusammenhang zwischen den strukturellen, magnetischen und elektronischen Eigenschaften von Sr2FeMoO6 wurde untersucht. Mit einer detaillierten Auswertung der Ergebnisse lassen sich wichtige Informationen über die miroskopische Natur des Magnetismus und Ladungstransports erschließen. Glatte Schichten mit einer mittleren Rauhigkeit von ca. 2 nm wurden erreicht, was eine Voraussetzung für die mögliche Verwendung dieses Materials in neu entwickelten Bauteilen ist. Um eine anwendungsbezogene Submikrometer Strukturierung zu ermöglichen, wurden ein Elektronenstrahllithographiesystem sowie eine Anlage zum fokussierten Ionenstrahlätzen in Betrieb genommen. Eine detaillierte Charakterisierung dieser Systeme wurde durchgeführt. Um den technologischen Nutzen neuer Materialien für die Spinelektronik zu bestimmen, ist die Verifizierung einer hohen Spinpolarisation von entscheidendem Interesse. Eine verbreitete Methode hierfür ist die Punktkontakt Andreevreflektion (PCAR). Die übliche Beschreibung des Ladungstransports in Metall- Supraleiter Kontakten, deren Durchmesser wenige Nanometer beträgt, berücksichtigt ausschließlich kohärenten Transport. Diese Annahme ist aber nicht erfüllt, wenn inelastische Streuprozesse auftreten. PCAR wurde zur Untersuchung von Sr2FeMoO6 und der Heusler Verbindung Co2Cr0.6Fe0.4Al angewendet, wobei systematische Abweichungen zwischen den gemessen Daten und den Standardmodellen für PCAR auftraten. Um den Einfluß einer Temperaturerhöhung zu erfassen wurde eine Erweiterung der bestehenden Ansätze erarbeitet. Hiermit konnten die gemessenen Daten gut reproduziert werden. Die Analyse hat aber schwerwiegende Konsequenzen für die Bestimmung der Spinpolarisation, die im Extremfall kein eindeutiges Ergebnis mehr liefert.
DDC:	530 Physik 530 Physics
Institution:	Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department:	FB 08 Physik, Mathematik u. Informatik
Place:	Mainz
ROR:	https://ror.org/023b0x485
DOI:	http://doi.org/10.25358/openscience-3835
URN:	urn:nbn:de:hebis:77-7928
Version:	Original work
Publication type:	Dissertation
License:	In Copyright
Information on rights of use:	https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
Appears in collections:	JGU-Publikationen