Kurzfassung:
Die
dickenabhängigen Messungen der Magnetisierung ultradünner
Ni/Cu(001)-Filme mittels des UHV-SQUID-Magnetometers
haben dazu beigetragen, Widersprüche in der Literatur zu klären.
Ferner konnte durch die in situ Technik der direkte Einfluß einer
Cu-Deckschicht auf die Magnetisierung
untersucht werden. Mit den Messungen der temperaturabhängigen
Magnetisierung, speziell im Bereich der Ordnungstemperatur, wurden
weitere Erfahrungen zur Bestimmung der Curie-Temperatur
und des kritischen Exponenten b
mittels SQUID-Magnetometrie gewonnen. Die Messungen an
Fe/V-Multilagen zeigten, daß die SQUID-Technik
reproduzierbare und mit anderen Techniken sehr gut vergleichbare
Ergebnisse liefert. Sie trugen auch dazu bei, die
Auswertetechnik wie auch die Meßtechnik sukzessive zu verbessern.
Die Ergebnisse sind in Einzelnen:
Ultradünne Ni/Cu(001)-Filme zeigen im
Dickenbereich von 2 bis 12 ML sowohl mit als auch ohne
Cu-Deckschicht keine effektive Dickenabhängigkeit. Die unbedeckten
Ni-Filme zeigen ein volumenkristallartiges, totales
magnetisches Moment von 0,61(9) µB/Atom. Die
bedeckten Filme zeigen ein etwas kleineres Moment von 0,57(9) µB/Atom.
Es konnte damit gezeigt werden, daß ältere
Ergebnisse diverser Veröffentlichungen zu klein
sind. Die SQUID-Messungen zeigen auch eindeutig die Reorientierung der
leichten Richtung von in der Ebene zu senkrechter Magnetisierung bei Ni-Filmdicken
zwischen 10 und 12 ML. Bei Cu-bedeckten Filmen tritt diese
Reorientierung bereits zwischen 8 und 9ML auf.
Anhand
der dickenabhängigen Messungen an Ni/Cu(001) läßt sich
auch zeigen, daß das magnetische Moment an der Ni-Oberfläche
gegenüber den inneren Lagen um 20 bis 60% auf 0,73 bis 0,98
µB/Atom erhöht ist, während es an der
Cu-Grenzfläche um 20 bis 50% auf 0,49 bis 0,31µB/Atom
reduziert ist. Die Ursache für die Erhöhung liegt in der
geringeren Koordination an der Oberfläche und f¨ur die
Reduktion in Hybridisierungseffekten zwischen den Cu- und
Ni-Bändern.
Durch
temperaturabhängige Messungen der Magnetisierung an 4,7ML und
4,2ML dicken Ni-Filmen wurde jeweils die Curie-Temperatur und der
kritische Exponent b
bestimmt. Für 4,7ML Ni/Cu(001) ergab sich ein Tc von 271(1)K mit b = 0,27(2). Dieser
Wert läßt sich keiner der universellen Klassen für
kritisches Verhalten zuordnen. Anhand anderer Arbeiten läßt
sich dieser Wert aber gut vergleichen und liegt offensichtlich gerade
im Bereich eines Crossover vom 3-dimensionalen zum 2-dimensionalen
Verhalten. Ob dem 2D-Verhalten nun das Ising- oder XY-Modell
zugrundeliegt, kann hier nicht geklärt werden.
Der
4,2 ML Film zeigt ein außerordentlich großes b von 0,38(1), das
nahezu dem b
des Ni-Volumenkristalls entspricht. Dieser Wert liegt trotz geringerer
Filmdicke deutlich über allen in der Literatur verzeichneten
Werten dieser Dicke. Die Curie-Temperatur von 244 K zeigt aber,
daß die Filmdicke nicht grundlegend falsch sein kann.
Genausowenig kann ein unberücksichtigter Untergrund die Ursache
sein.
An
(Fe2/V5)50, (Fe4/V2)60
und (Fe1,6/V5)50-Multilagen wurden
temperaturabhängige Messungen zur unabhängigen
Überprüfung der Ergebnisse anderer Meßtechniken unter
ex situ Bedingungen durchgeführt. Die Messungen an der (Fe2/V5)50-Probe
haben eine sehr gute Übereinstimmung mit FMR-, VSM- und
SQUID-Messungen mit externem Feld gezeigt. Die
Sättigungsmagnetisierung lag gut übereinstimmend bei 560(40)
kA/m. Es konnte ein Curie-Temperatur von 305K und ein b von 0,32(1)
bestimmt werden. Dies entspricht einem kritischen Verhalten nach dem
3D-Ising-Modell (b
= 0,325).
Die
Magnetisierungskurve der (Fe1,6/V5)50-Probe
zeigte ein außergewöhnliches Temperaturverhalten, das nur
bedingt mit dem der FMR-Messungen verglichen werden kann. Nach einem
sehr starken fast linearen Abfall verschwindet die Magnetisierung nicht
mit senkrechter Tangente sondern hyperbelartig. Die FMR-Daten zeigen
zwar einen ähnlichen Verlauf, jedoch sind dort noch weitere
Komponenten zu sehen, die zu einer Gesamtmagnetisierung beitragen, die
so nicht mit dem SQUID beobachtet wurde. Für die (Fe4/V2)60-Probe
ergaben die SQUID-Messungen bei Raumtemperatur eine Magnetisierung von
1120(20) kA/m, die einer extrapolierten S¨attigungsmagnetisierung
von 1220(20) kA/m entsprechen. DieserWert stimmt sehr gut mit den
VSM-Messungen überein.
Neben
den Messungen wurde die SQUID-Apparatur noch technisch verbessert. Eine
vergrößerte Mumetallabschirmung ermöglicht es nun,
einen größeren Bereich des Streufeldes zu messen, so
daß nun auch das Streufeldminimum zur Verfügung steht und
somit die Auswertung vereinfacht wird. Ferner wird hierdurch im
Hinblick auf temperaturabhängige Messungen eine Verbesserung der
Temperaturstabilität erreicht.
Abstract:
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