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Dissertation zugänglich unter
URN: urn:nbn:de:gbv:18-29591
URL: http://ediss.sub.uni-hamburg.de/volltexte/2006/2959/


Ferromagnetic thin-films and nanostructures studied by spin-polarized scanning tunneling microscopy

Untersuchung von ferromagnetichen dünnen Filmen und Nanostrukturen mit Rastertunnelmikroskopie

Berbil-Bautista, Luis

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SWD-Schlagwörter: Rastertunnelmikroskopie , Dysprosium , Schwefel , Adsorption , Magnetische Ordnung , Ferromagnetische Schicht , Seltenerdmetall
Basisklassifikation: 33.68 , 33.61 , 33.16 , 33.05
Institut: Physik
DDC-Sachgruppe: Physik
Dokumentart: Dissertation
Hauptberichter: Wiesendanger, Roland (Prof. Dr.)
Sprache: Englisch
Tag der mündlichen Prüfung: 24.04.2006
Erstellungsjahr: 2006
Publikationsdatum: 10.07.2006
Kurzfassung auf Englisch: In this work spin-polarized scanning tunneling microscopy (SP-STM) is employed to investigate the magnetic structure of nanostructures and thin films. The high spatial and energy resolution of SP-STM allows the study of the interplay between structural, electronic, and magnetic properties. This thesis has two main subjects: SP-STM through an adsorbed layer in sulfur (S)-covered iron (Fe)-(110) islands and the magnetic structure of dysprosium (Dy) films grown on W(110). SP-STM through an adsorbate layer is demonstrated for the first time by making use of the well-known magnetic structure of Fe(110) islands. Upon dosing with H2S the island surface is covered with 1/3 ML S leading to a c(3×1) reconstruction. The characteristic magnetic vortex structure is observable before and after dosing, even though the electronic structure of the surface is modified as shown by SPSTS. A systematic study of the thickness-dependent morphology of Dy/W(110) films proves that the two possible stackings on the wetting layer result in perfect screw dislocations with b = [0001]. Furthermore, the misfit with the wetting layer produces edge dislocations with b = <2-1-10>. The investigation of the coverage-dependent domain structure reveals an increase in domain size and order with increasing film thickness. A detailed comparison of the magnetic structure and the film morphology demonstrates that these line defects are strong pinning centers for the domain walls. Furthermore, the high spatial resolution of SP-STM allows imaging of the magnetic structure at the pinning center. There, the magnetic structure resembles that of a vortex.
Kurzfassung auf Englisch: In dieser Arbeit wird die spinpolarisierte Rastertunnelmikroskopie (SP-STM) zur Untersuchung der magnetischen Struktur von Nanostrukturen und dünnen Filmen angewandt. Die hohe Orts- und Energieauflösung von SP-STM ermöglicht Studien des Wechselspiels zwischen strukturellen, elektronischen und magnetischen Eigenschaften. Diese Doktorarbeit besteht aus zwei Themen: SP-STM durch eine Adsorbatschicht auf Schwefel(S)-bedeckten Eisen(Fe)-Inseln und die magnetische Struktur von auf W(110) gewachsenen Dysprosium(Dy)-Filmen. Erstmalig wird anhand der bekannten magnetischen Struktur von Fe(110)-Inseln die SP-STM durch eine Adsorbatschicht demonstriert. Nach Zugabe von H2S wird eine Insel mit 1/3 ML S bedeckt, entsprechend einer c(3×1) -Rekonstruktion. Die charakteristische magnetische Vortexstruktur ist sowohl vor als auch nach der Begasung beobachtbar, obwohl die elektronische Struktur der Oberfläche sich verändert, wie mittels SP-STS gezeigt wird. Eine systematische Studie der dickenabhängigen Morphologie von Dy/W(110)- Filmen zeigt, daß die zwei möglichen Stapelfolgen auf der ersten Lage zu perfekten Schraubenversetzungen mit b = [0001] führen. Darüberhinaus entstehen durch den Misfit der ersten Lage Stufenversetzungen mit b = <2-1-10>. Die Untersuchung der bedeckungsabhängigen Domänenstruktur offenbart bei steigender Filmdicke eine wachsende Domänengröße sowie zumehmende Ordnung. Ein detaillierter Vergleich der magnetischen Struktur mit der Filmmorphologie zeigt, daß die Liniendefekte starke Attraktoren für Domänenwände darstellen. Darüberhinaus erlaubt die hohe Ortsauflösung von SP-STM an den Attraktoren die Abbildung der magnetischen Struktur, die der eines Vortex gleicht.

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