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Plenarvortrag Mi., 10:00–10:30 M-PV1
Magnetische Schichtsysteme: tiefe Einblicke mit polarisierter Neutronenreflexion
und resonanter magnetischer Röntgenstreuung
Hartmut Zabel 1
1 Lehrstuhl für Experimentalphysik/Festkörperphysik, Ruhr-Universität Bochum, D-
44780 Bochum
Künstliche magnetische Stapelschichten sowie laterale magnetische Anordnungen haben
in den letzten Jahren völlig neue Möglichkeiten eröffnet, Spinstrukturen und Spintransport
auf der Nanometerskala zu untersuchen, zu manipulieren und für gezielte
Anwendungen Maß zu schneidern. Dabei spielt die Grenzfläche zwischen ferromagnetischen
und paramagnetischen, antiferromagnetischen, ferroelektrischen, halbleitenden
oder supraleitenden Schichten eine herausragende Rolle. Beispielhaft ist die Austauschasymmetrie,
die beim Wachstum von ferromagnetischen Schichten auf antiferromagnetischen
Substraten beobachtet wird. Hier führt die Austauschwechselwirkung
an der Grenzfläche sowohl zu einer Verschiebung als auch zu einer Verbreiterung der
ferromagnetischen Hysterese. Bei Reduzierung der lateralen Dimension durch lithographische
Methoden kann man zusätzlich auf die ferromagnetischen und antiferromagnetischen
Domänengrößen Einfluss zu nehmen. Mit polarisierter Neutronenreflexion im
diffusen nicht-spekulären Bereich kann die Spinunordnung an den inneren Grenzflächen
und die Domänenbildung während der Ummagnetisierung beobachtet werden, während
resonante magnetische Röntgenstreuung elementspezifisch die Bestimmung der magnetischen
Hysterese sowohl in der ferro- wie auch in der antiferromagnetischen Schicht erlaubt.
Die Kombination dieser beiden Methoden hat inzwischen zu einer weitgehenden
Aufklärung der Grenzflächenprozesse geführt, die fast fünfzig Jahre lang die Magnetiker
plagte. Ähnlich kompliziert ist die Situation der Heusler-Legierungsschichten, die
wegen ihrer theoretisch vorausgesagten hundertprozentigen Spinpolarisation als ferromagnetische
Elektrode in Spinventilen besonders geeignet wären. Jedoch ist die hohe
Polarisation an die geordnete L21-Struktur geknüpft, die in Grenzflächennähe zu Tunnelbarrieren
nur schwer realisiert werden kann. Zur Optimierung der Polarisation muss
unabhängig das chemische, strukturelle und magnetische Profil der Heuslerschichten als
Funktion von Wachstumsparametern und Schichtdicken charakterisiert werden. Dies
gelingt nur durch die Kombination von polarisierter Neutronenreflexion und resonanter
magnetischer Röntgenstreuung. In diesem Vortrag werden die Streumethoden kurz
vorgestellt und an Hand von aktuellen Beispielen zu magnetischen Heteroschichten
diskutiert.
Diese Arbeiten werden dankenswerterweise durch die DFG (SFB 491) and das BMBF
(05KS4PCA and 03ZA6BC1) unterstützt.