title: Magneto-optische und magnetische Untersuchungen an MBE gewachsenen MnS- und MnCrS-Strukturen
title: Magneto-optical and magnetic investigations on MBE grown MnS and MnCrS structures
Creators: name: Demper, Manuel
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2011
Subjects: magneto-optische Untersuchungen
MnS
low dimensional semiconductor
time resolved photoluminescence
Antiferromagnetikum
magneto-optical investigations
zeitaufgelöste Photolumineszenzspektroskopie
Quanteninterferometer
Physik
Elektronenspinresonanzspektroskopie
SQUID
electron spin resonance spectroscopy
Optische Spektroskopie
Niederdimensionaler Halbleiter

description: With regard to the constant
      miniaturization of established electronic devices the point
      will be reached where the intrinsic properties of these
      materials differ from the fundamental characteristics of the
      corresponding bulk structures. Particularly for ferro- and
      antiferro-magnetic materials these properties are still not
      fully understood. Hence, with the help of molecular beam
      epitaxy grown zinc blende ZnSe/MnS/ZnSe structures on a
      GaAs-Substrate the open question on the properties of these
      low dimensional Materials will be answered. Therefore the
      influence of a reduced dimension by a successive decrease of
      the layer thickness of the antiferromagnetic MnS films as
      well as the effect of an incorporation of chromium into the
      MnS is studied. By a time resolved, temperature and magnetic
      field dependent investigation of a characteristic emission of
      the Manganese 3d electrons which are responsible for the
      magnetism, a detailed analysis of the magnetic properties of
      MnS down to real two dimensional structures becomes possible.
      One result of these experiments is that the thinnest MnS
      layer (1.8nm) shows a phase diagram of a two dimensional
      Heisenberg-spin-system with a weak uniaxial anisotropy along
      the growth direction of the layer structure. Additionally,
      common techniques like SQUID measurements and electron spin
      resonance spectroscopy confirm these results. However, these
      Methods reach their resolution limit. The measurement
      concepts developed for MnS were transferred on MnCrS layer
      structures with increasing chromium content. These studies
      show a significant increase of the magnetic phase transition
      as well as a change from an antiferro- to a more
      ferromagnetic character of the MnCrS system with the
      incorporation of chromium.
description: Im Hinblick auf die stetige
      Miniaturisierung bestehender elektronischer Bauelemente ist
      irgendwann der Punkt erreicht, bei dem sich die bekannten
      fundamentalen Eigenschaften der verwendeten Materialien aus
      der makroskopischen Welt grundlegende ändern. Da diese
      insbesondere für ferro- und antiferromagnetische Materialien
      noch zu großen Teilen unverstanden sind, wird anhand
      verschiedenster Zinkblende-Schichtsystemen aus ZnSe/MnS/ZnSe,
      die mithilfe der Molekularstrahlepitaxie auf ein
      GaAs-Substrat abgeschieden sind, der Frage nach den
      Eigenschaften dieser niederdimensionalen Materialien
      nachgegangen. Dabei wird neben dem Einfluss der Dimension
      durch sukzessive Reduktion der Schichtdicke des
      antiferromagnetischen Materials MnS auch die Wirkung des
      Einbaus von Chrom auf die magnetischen Eigenschaften von MnS
      untersucht. Der dabei beschrittene experimentelle Weg, bei
      dem eine charakteristische Emission der für die magnetische
      Ordnung des Mangans verantwortlichen 3d-Elektronen
      zeitaufgelöst aber auch in Abhängigkeit der Temperatur und
      eines externen Magnetfeldes untersucht wird, erlaubt eine
      detaillierte Studie der magnetischen Eigenschaften des MnS
      bis zu realen zweidimensionalen Systemen. Die erlangten
      experimentellen Befunde offenbaren unter anderem ein
      magnetisches Phasendiagramm bei der dünnsten MnS-Schicht
      (1.8nm), das ein zweidimensionales Heisenberg-Spinsystem mit
      einer uniaxialen Anisotropie entlang der Wachstumsrichtung
      der Probe postuliert. Die Verwendung „herkömmlicher“
      Messverfahren, wie die SQUID-Magnetometrie oder die
      Elektronenspinresonanz, die jedoch aufgrund der geringen
      Anzahl an magnetischen Momenten an ihre Auflösungsgrenze
      stoßen, dient zusätzlich zur Bestätigung dieser Ergebnisse.
      Die an den MnS entwickelten Messkonzepte, können auf
      entsprechende MnCrS-Schichtsysteme mit verschiedenen
      Chromanteilen angewendet werden und attestieren diesen
      Materialsystemen neben einer mit dem Chromgehalt zunehmenden
      magnetischen Phasenübergangstemperatur auch einen dominanter
      werdenden ferromagnetischen Charakter.