Optische und magnetooptische Eigenschaften von UxLa1-xS-Einkristallen und epitaktischen MnPt3- und CrPt3-Filmen

Broschwitz, Martin

Thema der Arbeit war zum einen die Untersuchung des 5f-Elektronen-Systems UxLa1-xS in Hinblick auf den f-Elektronen-Lokalisierungsgrad mittels optischer Methoden. Weiterhin wurde der Einfluss verschiedener Probenparameter bei der Herstellung dünner MnPt3- und CrPt3-Schichten auf den Dielektrizitätstensor untersucht. Als Vorarbeit wurden Apparaturen zur Messung des polaren magnetooptischen Kerr-Effekts aufgebaut. Messungen an UxLa1-xS zeigen einen sehr großen magnetooptischen Kerr-Effekt, der sich auf das Zusammenspiel von magnetischer Ordnung und der großen Spin-Bahn-Kopplung des Urans zurückführen lässt. Die Hauptstruktur im magneto-optischen Kerr-Spektrum fällt dabei mit einem Minimum in der optischen Reflektivität zusammen und wurde im Rahmen einer Plasmakantenaufspaltung des Reflexions-koeffizienten für links- und rechtszirkular polarisiertes Licht diskutiert. Für höhere Urankonzentrationen lassen sich durch eine Analyse der diagonalen und nichtdiagonalen optischen Leitfähigkeit auch stärkere Interbandbeiträge nachweisen. Die Reduktion der Stärke eines 6d-5f-Übergangs mit abnehmender Urankonzen-tration kann dabei durch eine erhöhte f-Elektronen-Lokalisierung erklärt werden. Magnetooptische Messungen an dünnen CrPt3-Filmen unterschiedlicher Schicht-dicke zeigten eine deutliche Verschiebung der Strukturen verglichen mit bulk-Werten. Diese konnten im Rahmen eines Mehrschicht-Matrixmodells angepasst werden. Ferner wurde der Einfluß der Filmmorphologie auf die diagonalen optischen Konstanten mit Hilfe eines Effektiv-Medium-Ansatzes diskutiert.

The main part of this work was the investigation of the degree of 5f electron localisation of the compound UxLa1-xS by means of optical spectroscopy. Furthermore, the influence of different growth parameters on the dielectric tensor of thin MnPt3 and CrPt3 films has been studied. The magneto-optical facilities have been prepared before. UxLa1-xS exhibited a very large magneto-optical Kerr effect due to the interplay of magnetic ordering and the large spin-orbit coupling of the uranium atoms. The most pronounced structure in the Kerr spectrum conincides with an optical reflectivity minimum and has been discussed in terms of a plasma edge splitting of the reflection coefficient for left- and right hand circularly polarized light. For higher uranium contents, strong interband transitions could be resolved from an analysis of the diagonal and off-diagonal optical conductivity. The reduction of the strength of a 6d-5f transition, observed for decreasing uranium concentrations, can be interpreted by an increase of 5f localisation. Magneto-optical measurements on CrPt3 films with varying layer thickness showed a pronounced shift of the structures in the Kerr spectrum compared with bulk values, which has been fitted successfully using a multilayer matrix formalism. Additionally, the influence of film morphology to the diagonal optical constants has been discussed in the framework of an effective medium appraoch.

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Broschwitz, Martin: Optische und magnetooptische Eigenschaften von UxLa1-xS-Einkristallen und epitaktischen MnPt3- und CrPt3-Filmen. 2003.

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