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2006-04-24Dissertation DOI: 10.18452/15473
Ferromagnetic thin films of Fe and Fe 3 Si on low-symmetric GaAs(113)A substrates
dc.contributor.authorMuduli, Pranaba Kishor
dc.date.accessioned2017-06-18T07:38:30Z
dc.date.available2017-06-18T07:38:30Z
dc.date.created2006-06-08
dc.date.issued2006-04-24
dc.identifier.urihttp://edoc.hu-berlin.de/18452/16125
dc.description.abstractIn dieser Arbeit werden das Wachstum mittels Molekularstrahlepitaxie und die Eigenschaften der Ferromagneten Fe und Fe_3Si auf niedrig-symmetirschen GaAs(113)A-Substraten studiert. Drei wichtige Aspekte werden untersucht: (i) Wachstum und strukturelle Charakterisierung, (ii) magnetische Eigenschaften und (iii) Magnetotransporteigenschaften der Fe und Fe_3Si Schichten auf GaAs(113)A-Substraten. Das Wachstum der Fe- und Fe_3Si-Schichten wurde bei einer Wachstumstemperatur von = bzw. 250 °C optimiert. Bei diesen Wachstumstemperaturen zeigen die Schichten eine hohe Kristallperfektion und glatte Grenz- und Oberflächen analog zu [001]-orientierten Schichten. Weiterhin wurde die Stabilität der Fe_(3+x)Si_(1-x) Phase über einen weiten Kompositionsbereich innerhalb der Fe_3Si-Stoichiometry demonstriert. Die Abhängigkeit der magnetischen Anisotropie innerhalb der Schichtebene von der Schichtdicke weist zwei Bereiche auf: einen Beresich mit dominanter uniaxialer Anisotropie für Fe-Schichten = 70 MLs. Weiterhin wird eine magnetische Anisotropie senkrecht zur Schichtebene in sehr dünnen Schichten gefunden. Der Grenzflächenbeitrag sowohl der uniaxialen als auch der senkrechten Anisotropiekonstanten, die aus der Dickenabhängigkeit bestimmt wurden, sind unabhängig von der [113]-Orientierung und eine inhärente Eigenschaft der Fe/GaAs-Grenzfläche. Die anisotrope Bindungskonfiguration zwischen den Fe und den As- oder Ga-Atomen an der Grenzfläche wird als Ursache für die uniaxiale magnetische Anisotropie betrachtet. Die magnetische Anisotropie der Fe_3Si-Schichten auf GaAs(113)A-Substraten zeigt ein komplexe Abhängigkeit von der Wachstumsbedingungen und der Komposition der Schichten. In den Magnetotransportuntersuchungen tritt sowohl in Fe(113)- als auch in Fe_3Si(113)-Schichten eine antisymmetrische Komponente (ASC) im planaren Hall-Effekt (PHE) auf. Ein phänomenologisches Modell, dass auf der Kristallsymmetrie basiert, liefert ein gute Beschreibung sowohl der ASC im PHE als auch des symmetrischen, anisotropen Magnetowiderstandes. Das Modell zeigt, dass die beobachtete ASC als Hall-Effekt zweiter Ordnung beschreiben werden kann.ger
dc.description.abstractIn this work, the molecular-beam epitaxial growth and properties of ferromagnets, namely Fe and Fe_3Si are studied on low-symmetric GaAs(113)A substrates. Three important aspects are investigated: (i) growth and structural characterization, (ii) magnetic properties, and (iii) magnetotransport properties of Fe and Fe_3Si films on GaAs(113)A substrates. The growth of Fe and Fe_3Si films is optimized at growth temperatures of 0 and 250 degree Celsius, respectively, where the layers exhibit high crystal quality and a smooth interface/surface similar to the [001]-oriented films. The stability of Fe_(3+x)Si_(1-x) phase over a range of composition around the Fe_3Si stoichiometry is also demonstrated. The evolution of the in-plane magnetic anisotropy with film thickness exhibits two regions: a uniaxial magnetic anisotropy (UMA) for Fe film thicknesses = 70 MLs. The existence of an out-of-plane perpendicular magnetic anisotropy is also detected in ultrathin Fe films. The interfacial contribution of both the uniaxial and the perpendicular anisotropy constants, derived from the thickness-dependent study, are found to be independent of the [113] orientation and are hence an inherent property of the Fe/GaAs interface. The origin of the UMA is attributed to anisotropic bonding between Fe and As or Ga at the interface, similarly to Fe/GaAs(001). The magnetic anisotropy in Fe_3Si on GaAs(113)A exhibits a complex dependence on the growth conditions and composition. Magnetotransport measurements of both Fe(113) and Fe_3Si(113) films shows the striking appearance of an antisymmetric component (ASC) in the planar Hall effect (PHE). A phenomenological model based on the symmetry of the crystal provides a good explanation to both the ASC in the PHE as well as the symmetric anisotropic magnetoresistance. The model shows that the observed ASC component can be ascribed to a second-order Hall effect.eng
dc.language.isoeng
dc.publisherHumboldt-Universität zu Berlin, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät I
dc.rights.urihttp://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
dc.subjectMolekularstrahlepitaxieger
dc.subjectFerromagnetische dünne Schichtenger
dc.subjectHeusler-Legierungenger
dc.subjectFeger
dc.subjectFe_3Siger
dc.subjectGaAs(113)Ager
dc.subjectFerromagnet-Halbleiter Hybridstrukturenger
dc.subjectSpintronikger
dc.subjectRöntgenbeugungger
dc.subjecthochindizierte Orientierungger
dc.subjectniedrig-symmetrische Substrateger
dc.subjectMagnetismus dünner Schichtenger
dc.subjectmagnetische Anisotropieger
dc.subjectuniaxiale magnetische Anisotropieger
dc.subjectBloch-Gesetzger
dc.subjectSpin-Umorientierungger
dc.subjectStoner-Wolfarth-Modellger
dc.subjectSQUID Magnetometrieger
dc.subjectin-situ Kerr-Effektger
dc.subjectMagnetotransporteigenschaftenger
dc.subjectplanarer Hall-Effektger
dc.subjectanisotroper Magnetowiderstandger
dc.subjectHall-Effekt zweiter Ordnungger
dc.subjectanisymmetrische Elemente des Magnetowiderstandstensorsger
dc.subjectatomare Ordnung.ger
dc.subjectmolecular-beam epitaxyeng
dc.subjectFerromagnetic thin filmseng
dc.subjectHeusler alloyseng
dc.subjectFeeng
dc.subjectFe_3Sieng
dc.subjectGaAs(113)Aeng
dc.subjectferromagnet-semiconductor hybrid structureseng
dc.subjectspintronicseng
dc.subjectX-ray diffractioneng
dc.subjecthigh-index orientationeng
dc.subjectlow symmetric substrateseng
dc.subjectthin-film magnetismeng
dc.subjectmagnetic anisotropyeng
dc.subjectuniaxial magnetic anisotropyeng
dc.subjectBloch’s laweng
dc.subjectspin-reorientationeng
dc.subjectStoner-Wohlfarth modeleng
dc.subjectSQUID magnetometryeng
dc.subjectin-situ Kerr effecteng
dc.subjectmagnetotransport propertieseng
dc.subjectplanar Hall effecteng
dc.subjectanisotropic magnetoresistanceeng
dc.subjectsecond-order Hall effecteng
dc.subjectantisymmetric magnetoresitivity tensors elementseng
dc.subjectatomic ordering.eng
dc.subject.ddc530 Physik
dc.titleFerromagnetic thin films of Fe and Fe 3 Si on low-symmetric GaAs(113)A substrates
dc.typedoctoralThesis
dc.identifier.urnurn:nbn:de:kobv:11-10064724
dc.identifier.doihttp://dx.doi.org/10.18452/15473
dc.identifier.alephidHU001744458
dc.date.accepted2005-12-15
dc.contributor.refereeZiebeck, K. R. A.
dc.contributor.refereePloog, Klaus H.
dc.contributor.refereeMasselink, W. Ted
dc.subject.dnb29 Physik, Astronomie
local.edoc.type-nameDissertation
local.edoc.institutionMathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät I

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