| Autor(en): |
Jochen Kienert |
Titel: |
Ferromagnetism and interlayer exchange coupling in then metallic films |
| Gutachter: |
Wolfgang Nolting; Bernd Esser; Michael Potthoff |
| Erscheinungsdatum: |
20.10.2008 |
| Volltext: |
pdf
(urn:nbn:de:kobv:11-10093345)
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| Fachgebiet(e): |
Physik |
| Schlagwörter (ger): |
Kondo-Gitter-Modell, magnetische dünne Filme, Interlagen-Austauschkopplung, Ferromagnetismus |
| Schlagwörter (eng): |
Kondo lattice model, magnetic thin films, interlayer exchange coupling, ferromagnetism |
| Einrichtung: |
Humboldt-Universität zu Berlin, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät I |
| Zitationshinweis: |
Kienert, Jochen:
Ferromagnetism and interlayer exchange coupling in then metallic films;
Dissertation,
Humboldt-Universität zu Berlin, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät I , publiziert am 20.10.2008, urn:nbn:de:kobv:11-10093345
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| Abstract (ger): |
| Die vorliegende Arbeit befasst sich mit dem ferromagnetischen
Kondo-Gitter-Modell (s-d-, s-f-Modell) für Filmstrukturen.
Die Spin-Fermion-Wechselwirkung des Modells kommt in Materialien vor,
in denen lokalisierte Spins mit beweglichen Ladungsträgern wechselwirken,
wie etwa in (verdünnten) magnetischen Halbleitern, Manganaten,
oder Seltene-Erd-Verbindungen. Die durch die Ladungsträger vermittelte,
indirekte Wechselwirkung zwischen den lokalisierten Spins reicht von
der langreichweitigen, oszillierenden RKKY-Austauschwechselwirkung
im Falle schwacher Kopplung bis zur kurzreichweitigen Doppelaustausch-Wechselwirkung
bei starker Spin-Fermion-Kopplung.
Beide Grenzfälle werden in dieser Arbeit durch die Abbildung des
Problems auf ein effektives Heisenberg-Modell erfasst. Der Einfluss
von reduzierter Translationssymmetrie auf die effektive Austauschwechselwirkung
und auf die magnetischen Eigenschaften des ferromagnetischen Kondo-Gitter-Modells
wird untersucht. Curie-Temperaturen werden für verschiedene Parameterkonstellationen
berechnet. Die Auswirkungen von Ladungstransfer und von Gitter-Relaxation
auf die magnetische Oberflächenstabilität werden betrachtet.
Die Diskussion bezieht sich auf die Modifizierungen der Zustandsdichte
und der kinetischen Energie im dimensionsreduzierten Fall, da die
effektiven Austauschintegrale eng mit diesen Größen verknüpft
sind. Die Bedeutung von Spinwellen für den Magnetismus dünner
Filme und an der Oberfläche wird gezeigt.
Die Interlagen-Austauschkopplung stellt ein besonders interessantes
und wichtiges Beispiel der indirekten Wechselwirkung zwischen lokalisierten
Momenten dar. Im Rahmen einer RKKY-Behandlung wird die Kopplung zwischen
Monolagen in dünnen Filmen untersucht. Sie wird entscheidend durch
die Art der ebenen und senkrechten Ladungsträgerdispersion bestimmt
und ist jenseits eines kritischen Wertes der Fermi-Energie stark unterdrückt.
Schließlich wird die temperaturabhängige magnetische Stabilität
von interlagen-gekoppelten dünnen Filmen behandelt und die Bedingungen
für einen temperaturgetriebenen magnetischen Reorientierungsübergang
werden diskutiert. |
| Abstract (eng): |
| This thesis is concerned with the ferromagnetic
Kondo lattice (s-d, s-f) model for film geometry. The
spin-fermion interaction of this model refers to materials in which
localized spins interact with mobile charge carriers like in (dilute)
magnetic semiconductors, manganites, or rare-earth compounds. The
carrier-mediated, indirect interaction between the localized spins
comprises the long-range, oscillatory RKKY exchange interaction in
the weak-coupling case and the short-range double-exchange interaction
for strong spin-fermion coupling.
Both limits are recovered in this work by mapping the problem onto
an effective Heisenberg model. The influence of reduced translational
symmetry on the effective exchange interaction and on the magnetic
properties of the ferromagnetic Kondo lattice model is investigated.
Curie temperatures are obtained for different parameter constellations.
The consequences of charge transfer and of lattice relaxation on the
magnetic stability at the surface are considered. Since the effective
exchange integrals are closely related to the electronic structure
in terms of the density of states and of the kinetic energy, the discussion
is based on the modifications of these quantities in the dimensionally-reduced
case. The important role of spin waves for thin film and surface magnetism
is demonstrated.
Interlayer exchange coupling represents a particularly interesting
and important manifestation of the indirect interaction among localized
magnetic moments. The coupling between monatomic layers in thin films
is studied in the framework of an RKKY approach. It is decisively
determined by the type of in-plane and perpendicular dispersion of
the charge carriers and is strongly suppressed above a critical value
of the Fermi energy. Finally, the temperature-dependent magnetic stability
of thin interlayer-coupled films is addressed and the conditions for
a temperature-driven magnetic reorientation transition are discussed. |
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