Spinorientierungsübergänge in ultradünnen Filmen: Der Einfluß von äußeren Feldern
Creators: name: Pütter, Sabine
Publisher: name: Universitäts- und Landesbibliothek Sachsen-Anhalt
Year: 2000
Subjects: Elektronische Publikation
Zsfassung in engl. Sprache

description: Der Spinreorientierungsübergang von ultradünnen Filmen wird in dieser Arbeit am Beispiel des Systems Co/Au(111) untersucht. Im Mittelpunkt stehen die Fragen nach dem Einfluß eines äußeren Magnetfeldes auf den Übergang und nach dem Typ der Spinreorientierung. Bei einem Spinreorientierungsübergang ändert sich die Orientierung der Magnetisierung in Abhängigkeit von einem Parameter, z. B. von der Temperatur oder wie hier untersucht von der Filmdicke. Bei Co/Au(111) ist die Magnetisierung bei geringeren Filmdicken senkrecht und bei größeren Filmdicken in der Ebene orientiert. Probenpräparation und Experimente wurden unter Ultrahochvakuumbedingungen in situ durchgeführt. Die Kobaltfilme werden durch thermisches Verdampfen hergestellt. Die magnetische Charakterisierung erfolgt durch Ausnutzung des magneto-optischen Kerr-Effekts. Die Hysterese wurde bei verschiedenen Filmdicken in Feldern in der Ebene und senkrecht dazu untersucht. Die magnetische Suszeptibilität wurde erstmals in Abhängigkeit von der Filmdicke beobachtet, in dem sie während des Aufwachsens von Kobalt aufgenommen wurde. Die Suszeptibilitäten in der Ebene und senkrecht dazu werden durch Untersuchung des magneto-optischen Signals bei angelegten magnetischen Wechselfeldern der entsprechenden Richtungen erhalten. Bei beiden Suszeptibilitäten wird in Abhängigkeit von der Dicke ein Maximum gefunden, welches den Spinreorientierungsübergang charakterisiert. Zusätzliche Magnetfelder in der Ebene bewirken eine Verschiebung des Maximums, d. h. des Reorientierungsübergangs, zu geringeren Filmdicken. Kerr-Mikroskopie wurde an einem Kobaltkeil im Feld durchgeführt, um eine räumliche Abbildung der Änderungen der Magnetisierungsorientierung zu erhalten. In dieser Arbeit konnten erstmals die theoretischen Vorhersagen über die Verschiebung des Reorientierungsübergangs im äußeren Feld mittels Suszeptibilitätsexperimenten nachgewiesen werden. Die Untersuchungsmethoden zeigen übereinstimmend, daß es sich für Co/Au(111) um einen Übergang über eine Koexistenz der senkrechten und der in der Ebene liegenden Magnetisierungsorientierungen handelt. Mit Hilfe der Kerr-Mikroskopie konnten die Anteile der Orientierungen in der Ebene und senkrecht in Abhängigkeit von der Filmdicke bestimmt werden. Es zeigt sich, daß die Anteile kontinuierlich kleiner bzw. größer werden. Die einzelnen Magnetisierungsanteile sind in einem instabilen Zustand, weshalb es bei einem Magnetfeld in der Ebene mit einer geringen senkrechten Streufeldkomponente zu einem Magnetisierungsumschlag über die Ebene hinaus kommt. Die vorgestellten Methoden wie Suszeptibilitätsexperimente in Abhängigkeit von der Filmdicke, Hysteresemessungen und Kerr-Mikroskopie sind universell zur Untersuchung von Reorientierungsübergängen einsetzbar.
description: The spin-reorientation transition of ultrathin films is investigated taking the system Co/Au(111) as an example. The work is focussed on the study of the the influence of external magnetic fields on the transition as well as on identifying the type of the spin reorientation. In certain systems varying parameters like film thickness or temperature can cause a change of the orientation of magnetization called spin-reorientation transition. For Co/Au(111) a perpendicular magnetization orientation exists at lower film thicknesses whereas the magnetization lies in the film plane at higher thicknesses. Sample preparation and experiments have been performed in situ under UHV conditions. Cobalt films were prepared by thermal deposition. Magnetic characterization was obtained by means of the magneto-optic Kerr effect. Hysteresis curves were investigated in perpendicular and in-plane external fields at different film thicknesses. For the first time the magnetic susceptibility was utilized for detecting the spin-reorientation transition during Cobalt growth. The components of the susceptibility tensor in perpendicular and in-plane direction were determined by detecting the magneto-optic response in magnetic AC-fields. Both susceptibility components show a peak as a function of thickness which could be attributed to the spin-reorientation transition. In-plane bias fields shift the susceptibility peak to lower thicknesses which proves that the reorientation transition is shifted by the fields. Additionally, Kerr-microscopy was performed utilizing a cobalt wedge to investigate the orientation of the magnetization as a function of thickness in the external fields. The susceptibility experiments prove the theoretical predictions about the influence of an external field on the transition. All experiments confirm that the transition in Co/Au(111) proceeds via the coexistence of perpendicular and in-plane magnetization. From Kerr-microscopy the fractions of perpendicular and in-plane magnetization components as a function of film thickness were determined. A continuous increase/decrease of the in-plane/perpendicular components with thickness increase was found. Within the spin-reorientation transition the fractions of in-plane and perpendicular components are in an instable state. Misoriented in-plane fields with a small component perpendicular to the sample plane (stray field) force a spin flip to the reversed perpendicular direction. The experimental methods like measuring the susceptibility in dependence of thickness, hysteresis measurements and Kerr-microscopy are universally applicable to the investigation of spin-reorientation transitions.