| Autor(en): |
Jyoti Ranjan Mohanty |
Titel: |
Micromagnetic investigation of MnAs thin films on GaAs surfaces |
| Gutachter: |
K. H. Ploog; K. R. A. Ziebeck; T. Masselink |
| Erscheinungsdatum: |
14.09.2005 |
| Volltext: |
pdf
(urn:nbn:de:kobv:11-10053133)
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| Fachgebiet(e): |
Chemie |
| Schlagwörter (ger): |
Epitaktische ferromagnetische Filme, mikromagnetische Struktur, magnetische Rasterkraftmikroskopie, polarisationsabhängige Rumpfanregungsspektroskopie-Photoemissionselektronenmikroskopie |
| Schlagwörter (eng): |
Epitaxial ferromagnetic films, micromagnetic structure, magnetic force microscopy, x-ray magnetic circular dichroism photo emission electron microscopy |
| Einrichtung: |
Humboldt-Universität zu Berlin, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät I |
| Zitationshinweis: |
Mohanty, Jyoti Ranjan:
Micromagnetic investigation of MnAs thin films on GaAs surfaces;
Dissertation,
Humboldt-Universität zu Berlin, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät I , publiziert am 14.09.2005, urn:nbn:de:kobv:11-10053133
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| Abstract (ger): |
| Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Untersuchung der
mikromagnetischen Domänenstruktur und des gekoppelten
magneto-strukturellen Phasenübergangs dünner epitaktischer
MnAs-Filme auf GaAs. Im Besonderen wird der Einfluss der
Substratorientierung, der Filmdicke und eines externen
magnetischen Feldes auf die magnetischen und strukturellen
Eigenschaften untersucht. Dabei kommen die komplementären
Untersuchungsmethoden AFM (atomic force microscopy) / MFM
(magnetic force microscopy) und LEEM (low energy electron
microscopy) / XMCDPEEM (X-ray magnetic circular dichroism
photoemission electron microscopy) zum Einsatz. Im Zuge des
Phasenübergangs erster Ordnung zeigen MnAs Filme auf GaAs (001)
und (311)A eine regelmäßige Anordnung ferromagnetischer alpha-MnAs
und paramagnetischer beta-MnAs Streifen. Die Breite der Streifen
ist eine Funktion der Temperatur, während die Periodizität eine
lineare Funktion der Filmdicke ist. Die Domänenstruktur hängt
stark von der Breite bzw. dem Abstand der ferromagnetischen
Streifen ab, da diese direkt die Formanisotropie bzw. die
magnetische Kopplung beeinflussen. Die Domänenstrukturen wird,
abhängig von der Zahl der Subdomänen entlang der leichten
Magnetisierungsrichtung, klassifiziert, wobei bis zu drei
elementare Domänentypen beobachtet werden. Bei MnAs-Filmen die auf
der GaAs (111)B Oberfläche gewachsen wurden, führt die Epitaxie zu
einem geänderten Spannungszustands des Films, wobei eine erhöhte
Phasenübergangstemperatur beobachtet wird. Durch
temperaturabhängige XMCDPEEM-, AFM- und MFM-Messungen kann gezeigt
werden, daß durch den lokalen Abbau der Verspannung in der Nähe
eines Risses die Phasenübergangstemperatur lokal erhöht ist. Um
Ummagnetisierungsprozesse auf einer mikroskopischen Skala
untersuchen zu können und um den Einfluß eines magnetischen Feldes
auf die Domänenstruktur sichtbar zu machen, wurde das
temperaturvariable Rastersondenmikroskop um einen variablen
Magnetfeldaufbau ergänzt.
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| Abstract (eng): |
| This work presents the study of the micromagnetic domain structure
and the coupled magneto-structural phase transition of epitaxial
MnAs thin films on GaAs. In particular, the influence of substrate
orientation, film thickness and external magnetic field on the
magnetic and structural properties are investigated, employing the
complementary measurement techniques atomic force microscopy (AFM)
/ magnetic force microscopy (MFM) and low energy electron
microscopy (LEEM) / X-ray magnetic circular dichroism
photoemission electron microscopy (XMCDPEEM. In the course of the
first-order phase transition MnAs films on GaAs (001) and (311)A
substrates show a regular array of ferromagnetic alpha- and
paramagnetic beta-MnAs stripes. The width of the ferromagnetic
stripes are a function of the temperature, whereas the periodicity
of the stripe pattern is a function of the film thickness. The
domain structure strongly depends on the width and the distance of
the ferromagnetic stripes, as it directly affects the shape
anisotropy and magnetic coupling, respectively. The domain
patterns are classified depending on the number of subdomains
along the easy axis direction. Up to three basic domain types can
be distinguished. For MnAs films grown on GaAs (111)B, the epitaxy
leads to a different strain state of the film, resulting in
polygonal ferromagnetic structures embedded in a honeycomb-like
paramagnetic network, and a higher phase transition temperature.
Using temperature-dependent AFM, MFM and XMCDPEEM it is shown that
the local strain relaxation in the vicinity of cracks in the MnAs
film results in a locally increased phase transition temperature.
In order to study magnetization reversal processes on a
microscopic scale, as well as the influence of the magnetic field
on the domain structure, a variable-magnetic field set-up is
employed.
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