Elektronenbeugungs- und Photoemissionsstudien an magnetischen und optischen Funktionschichten

Borgschulte, Andreas

Die Arbeit behandelt das Wechselspiel zwischen Präparation und physikalischen Eigenschaften dünner epitaktischer Filme. Über ein spezielles Schichtwachstum wurden MnBi Schichten mit sehr hoher magnetischer Anisotropie präpariert. Die Analyse der Oberflächenstruktur ergab eine temperaturabhängige Morphologie und Stöchiometrie. Die Ursache des Magnetismus in Mn/Pt-Legierungen konnte über einen Vergleich von Magnetisierungsdaten und Photoemissionsmessungen durch das Stoner-Wolfahrt-Modell erklärt werden. Mittels Elektronenbeugung unter streifendem Einfall (RHEED) wurde der komplizierte, von der Substrattemperatur abhängige Wachstumsverlauf von CrPt$_3$ charakterisiert. Durch einen Vergleich der mittels winkelaufgelöster Photoemission unter Verwendung von Synchrotronstrahlung gewonnenenen Bandstruktur mit theoretischen Bandstrukturrechnungen konnte der Mechanismus der Hybridisierung zwischen Cr und Pt-Zuständen und der damit einhergehenden Verletzung der dritten Hundschen Regel entschlüsselt werden. Der zweite Teil der Arbeit beschäftigt sich mit der Präparation von schaltbaren Metallhydridfilmen. Wachstumsstudien mittels RHEED und die Untersuchung der Grenzfläche durch die Augerelektronenspektroskopie konnten die Entstehung und den physikalischen Ursprung der Ridges von Y (0001) auf CaF$_2$(111) durch eine Grenzflächenreaktion und der dadurch hervorgerufenen Versetzungen erklären. Darüberhinaus wurde die elektronische und kristalline Struktur der Pd-Schutzschicht auf dem Y bzw. Eu-Film ermittelt. Es konnte eine Legierungsbildung am Interface und der durch diese verursachte selektive Oxidation der Filme nachgewiesen werden.

The aim of this work was to investigate the relation between preparation and physical properties of thin epitaxial films. Thin MnBi films with a large perpendicular anisotropy and high coercive force were prepared by bilayer growth of Mn and Bi on different substrates and subsequent annealing. The growth process was characterised by electron spectroscopy. The analysis of the surface structure reveals a temperature dependence of the morphology and stochiometry. The magnetism of Mn/Pt alloys is explained by the Stoner-Wolfahrt-model using magnetisation and photoemission measurements. The temperature dependent growth process of CrPt$_3$ is characterised by reflecting high energy diffraction (RHEED). The experimental bandstructure as determined by angular resolved photoemission with synchrotron radiation is compared with bandstructure calculations. It explains the violation of Hund's third rule in this alloy via an unusual hybridisation between Cr and Pt states. The second part deals with the preparation of switchable metal hydride films. Growth studies by RHEED and the investigation of the interface between the Y film and the CaF$_2$ (111) substrate by electron spectroscopy reveal the origin of the ridges in this thin film system. It is explained by the development of dislocations due to an interface reaction. The electronic and crystalline structure of the Pd-cap layer on the Y- and Eu films was studied. A selective oxidation of the films due to an alloy formation at the interface as determined by electron spectroscopy was observed.

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Borgschulte, Andreas: Elektronenbeugungs- und Photoemissionsstudien an magnetischen und optischen Funktionschichten. 2002.

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