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Dissertation zugänglich unter
URN: urn:nbn:de:gbv:18-54172
URL: http://ediss.sub.uni-hamburg.de/volltexte/2011/5417/


Maskentechnik zur Erzeugung epitaktischer Nanostrukturen und Modifikation der magnetischen Anisotropie von ultradünnen Co/Au(111)-Filmen durch Ionenätzen

Mask technique for structuring epitaxial nano structures and Modification of the magnetic anistropy of ultrathin Co/Au(111) films by Ar ion sputtering

Bubek, Moritz

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SWD-Schlagwörter: Dünne Schicht , Magnetische Anisotropie , Nanostruktur , Maskentechnik , Ionenstrahlätzen
Freie Schlagwörter (Deutsch): Co/Au(111) , senkrechte Anisotropie, Spinreorientierungsübergang
Freie Schlagwörter (Englisch): magnetic nano structures , mask technique, magnetic anisotropy , thin film , Co/Au(111)
Basisklassifikation: 33.75 , 33.68
Institut: Physik
DDC-Sachgruppe: Physik
Dokumentart: Dissertation
Hauptberichter: Oepen, Hans Peter (Prof. Dr.)
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 18.11.2011
Erstellungsjahr: 2011
Publikationsdatum: 05.12.2011
Kurzfassung auf Deutsch: Diese Doktorarbeit untersucht ultradünne epitaktische
Co/Au(111)-Strukturen. Insbesondere werden deren magnetisch anisotropes
Verhalten analysiert.
Um epitaktische Nanostrukturen untersuchen zu können, wurde eine Methode
entwickelt, diese mit Hilfe einer Maskentechnik herstellen zu können.
Dazu werden die Masken aus einer Siliziumnitritmembran mit fokussierten
Ionenstrahlen ausgeschnitten und auf einen Träger aufgebracht, welcher
im Ultrahochvakuum auf der Einkristall-Probe abgesetzt werden kann.
Durch thermisches Verdampfen wird das Verdampfergut,z.B. Kobalt, auf dem
Substrat abgeschieden und es wachsen epitaktische Nanostrukturen.
Die Maske kann mehrfach wiederverwendet werden, sodass zum Beispiel
Strukturen mit den selben lateralen Abmessungen, aber unterschiedlichen
Schichtdicken hergestellt werden können. Die so hergestellten Strukturen
werden mit dem magnetooptischen Kerreffekt hinsichtlich ihrer
magnetischen Eigenschaften, insbesondere der magnetischen Anisotropie
untersucht. In dieser Arbeit wird die Konzeption, die Konstruktion sowie
der Aufbau der Ultrahochvakuumanlage beschrieben, mit der dieses
Herstellungsverfahren realisiert wurde.

Weiterhin wird die magnetische Anisotropie ausgedehnter Co/Au(111)-Filme
untersucht, die durch Ionenbeschuss abgetragen wurden. Dabei wird die
Oberfläche der epitaktischen Filme verändert und die
Oberflächenanisotropie wird verringert. Dadurch geht die bei geringen
Schichtdicken vorhandene senkrechte Magnetisierungsrichtung verloren.
Bei geringen Energien gelingt es aber, die Filme so abzutragen, dass die
senkrechte Anisotropie nicht vollständig verloren geht und wiederum zu
einer senkrechten Magnetisierung kommt. Dieses Verhalten wird mit der
konstruierten Anlage untersucht und ein Modell zu Erklärung diskutiert.
Mit den Ergebnissen ist es möglich, die beiden vorhandenen
Grenzflächenanisotropien der Oberfläche, sowie der Grenzfläche zwischen
Co und Au getrennt anzugeben.
Kurzfassung auf Englisch: In this thesis ultrathin epitaxial Co/Au(111)-nanostructures and
especially their magnetic anisotropic behaviour are examined.
I develop a method to produce epitaxial nanostructures using a mask
technique. The masks are cut of a silicon nitride membrane by focussed
ion beam and mounted on a support which can be placed in ultrahigh
vacuum on a single-crystal sample. By thermal evaporation, the cobalt is
deposited on the substrate and epitaxial nanostructures grow. The masks
can be reused several times and it is thus possible to generate
structures with the same lateral dimensions but different layer
thicknesses. The so prepared structures are studied using the
magneto-optical Kerr effect with a special focus on their magnetic
anisotropy. This thesis describes the design, construction and the
assembly of a ultra high vacuum apparatus as well as its application to
the afore mentioned processes.
Furthermore, the magnetic anisotropy of extended Co/Au(111) films, which
were removed by ion bombardment, is investigated. The bombardment
changes the surface of the epitaxial films and reduces the surface
anisotropy. Hence, the existing perpendicular magnetization direction of
ultrathin films is lost. At low energies, however, it is possible to
erode the films so that the perpendicular anisotropy is not completely
lost, but in turn leads to a new perpendicular magnetization. I
investigate this behaviour and discuss a model of explanation. As a
result, the experiments are able to provide separate measures of the
surface anisotropy and the Co-Au interface anisotropy.

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