Untersuchung magnetischer Nanostrukturen mittels Rastertunnelspektroskopie und Kerr-Magnetometrie am Beispiel von Fe, Co, Co-Fe und Fe-Mn Nanostrukturen

Abstract

Nach einer kurzen Einführung in die Entwicklung der magnetischen Anwendungen, werden in Kapitel 2 und 3 die physikalischen Grundlagen der Messmethoden, insbesondere die Rastertunnelspektroskopie und Kerr-Magnetometrie, sowie der experimentelle Aufbau erläutert. Kapitel 4 beschäftigt sich mit den magnetischen Eigenschaften von quasi ein-dimensionalen ferromagnetischen Nanostreifen und Monolagen, die durch Selbstorganisation auf einem Wolfram(110)-Einkristall mit vizinaler und glatter Oberfläche präpariert werden. Hierbei wird die Temperaturabhängigkeit der magnetischen Größen, wie Remanenz, Sättigungsmagnetisierung und Suszeptibilität, sowie die Auswirkung einer Abdeckung des Systems auf die Domänenwandenergie und Anisotropie untersucht. Zusätzlich wird die Kopplung von parallelen Nanostreifen in Abhängigkeit des Streifenabstandes betrachtet. In Kapitel 5 werden das Wachstum und die Morphologie von Co-Monolagen auf W(110) untersucht. Der Übergang von pseudomorphem zu dicht gepacktem Wachstum in der Monolage wird mit Hilfe der Rastertunnelspektroskopie sichtbar gemacht, ebenso wie unterschiedliche Stapelfolgen in Tripellagen Co-Systemen. Atomar aufgelöste Rastertunnelmikroskopie erlaubt die genauen Atompositionen der Oberfläche zu bestimmen und mit theoretischen Wachstumsmodellen zu vergleichen. Auf die Untersuchung zwei-dimensionaler binärer Co-Fe und Fe-Mn Legierungen auf W(110) wird in Kapitel 6 eingegangen. Mit einer Präparationstemperatur von T=520 K ist es möglich, atomar geordnete Co-Fe Legierungsmonolagen wachsen zu lassen. Ein direkter Zusammenhang zwischen der Magnetisierung und der lokalen Zustandsdichte in Abhängigkeit der Legierungszusammensetzung wird gezeigt.

After a short introduction into the development of the magnetic applications, the physical background of the experiments, especially Kerr-magnetometry and scanning tunneling spectroscopy, will be described in chapter 2 and 3. Chapter 4 deals with the magnetic properties of quasi one-dimensional ferromagnetic nanostripes and monolayers. All samples are grown on a tungsten(110) single-crystal with a flat and a vicinal surface. The temperature dependence of the remanence, saturation magnetization and susceptibility is investigated as well as the influence of a coverage on the domain wall energy and anisotropy. Additionally, the magnetic coupling of a nanostripe-array depending on the stripe distance will be discussed. In chapter 5 the growth and morphology of Co/W(110)-monolayers will be investigated. The transition from pseudomorphic to close packed growth in the monolayer and different stacking sequences in triple layers are visualized by scanning tunneling spectroscopy. The exact atomic positions, determined by atomically resolved images, are compared to theoretical growth models. The investigation of two-dimensional binary Co-Fe and Fe-Mn alloys on W(110) will be described in chapter 6. It is possible to grow atomically ordered Co-Fe alloy monolayers using an annealing temperature of T=520 K. A correlation between the magnetization and the local density of states depending on the alloy composition will be shown.