Bevor die lagenabhängige Entwicklung der d-Bänder untersucht wird, soll für den 10 ML Kobaltfilm auf Wolfram eine Polarisationsanalyse durchgeführt werden. Hierzu zeigt die Abbildung 7.4 die Spektren beider Zähler für 10 ML Co/W(110) auf den Untergrund normiert. Man erhält eine große spinpolarisierte Intensität nahe der Fermikante.
Abbildung 7.4:
Links: Vergleich der Spektren beider Zähler bei einem
Elektroneninzidenzwinkel von ().
Rechts: Projizierte Meßgeometrie, sowie die Strahlungscharakteristik der verschiedenen Dipolübergänge.
Bei der Polarisationsanalyse ist zu beachten, daß der Zähler 2 im Winkel von
oberhalb der yz-Ebene das Licht detektiert.
Aus der Winkelserie in Abb. 7.3 wird ersichtlich, daß es sich hier um handelt. Der Vergleich der Spektren zwischen Zähler 1 und Zähler 2 zeigt große Intensitätsunterschiede in dieser Minoritätsemission. Rechts neben den Spektren ist die projizierte Meßgeometrie und die Strahlungscharakteristik der Dipolstrahlung für diesen Winkel gezeigt.
Abbildung:
Lagenabhängige, spinpolarisierte IPE an Co/W(110)
bei ().
Mit und sind die Wolframintensitäten in Anlehnung
an 6.2.1 bezeichnet. Nähere Erläuterungen siehe Text.
Unter der
Berücksichtigung, daß der Zähler 2 zur Meßebene unter einem Winkel von
positioniert ist, ermöglicht nur -polarisiertes Licht den großen Intensitätsunterschied
zwischen den Spektren der Zähler
.
Die lagenabhängigen, spinaufgelösten Spektren bei einem Elektroneneinfallswinkel
von ()
sind in der Abbildung 7.5 dargestellt;
zur Verdeutlichung sind die Grundlinien der Spektren
jeweils nach oben verschoben. Der untere Graph zeigt das Spektrum der reinen
Wolframoberfläche.
Neben dem strukturlosen Anstieg an der Fermikante zeigt dieses Spektrum
bei höheren Energien drei breite Intensitäten
(ca. 2.3 eV (), 3.35 eV () und 4.1 eV ()). Die
Benennung dieser Intensitäten entspricht der im Abschnitt 6.2.1 vorgenommenen Zuordnung.
Mit Hilfe einer Fit-Analyse soll die Änderungen in der Linienlage des Zustandes mit wachsender Schichtdicke untersucht werden. Dazu wurde für jede Bedeckung ein Simultanfit des Minoritäts- und Majoritätsspektrums durchgeführt. Der Untergrund wurde als linear und bis auf einen Offset als spinunabhängig angenommen. Die Energielagen und Lebensdauerbreiten der Wolframemissionen sowie die Fermikante sind für beide Spektren gemeinsame Parameter.
Schon bei 3 ML Co/W(110) erhält man eine intensive Minoritätsemission bei . Mit zunehmender Kobaltbedeckung ändert sich die Energie der Emission zunächst um ca. 50 meV bei 5 ML und weiter um ca. 30 meV auf bei 10 ML Co/W(110) (siehe hierzu gestrichelte Linie in Abb. 7.5). Die Linienbreite bleibt in diesem Schichtdickenbereich bei eV. Die Intensität des Minoritätszustandes nimmt dabei über den ganzen Schichtdickenbereich zu. Die Energielage der schwachen Majoritätsintensität im Spektrum des ersten Zählers befindet sich unter der Fermienergie und ist der IPE-Messung nicht zugänglich (s. Anhang A). Daher kann für die Spinaufspaltung zwischen dem oberen Minoritäts-d-Band und dem oberen Majoritäts-d-Band nur eine untere Grenze angegeben werden. Sie ergibt sich aus die Energielage des Minoritätszustandes bezüglich der Fermienergie und ist in der Tabelle 7.1 beschrieben.
Tabelle 7.1:
Untere Grenze der Spinaufspaltung bei
.
Abbildung 7.6:
Links: hcp-Co Volumenbandstruktur entlang für
nach [GuN92].
Die oberen Bänder (dünne Linien) sind um die Übergangsenergie
verschoben worden, so daß die Schnittpunkte mit den unteren Bändern direkte
Übergänge markieren. Die Majoritätsbandstruktur ist in durchgezogenen Linien,
die Minoritätsbandstruktur in gestrichelten Linien dargestellt. Mögliche direkte
Übergänge im Bereich der Fermienergie sind durch geschlossene (Majorität) und
offene (Minorität) Kreise gekennzeichnet.
Rechts: Spinaufgelöste IPE-Spektren bei gleichem . Die Energieskala
ist um ca. zur Energieskala der Bandstruktur verschoben (siehe Text).
Die IPE-Messungen an den Systemen Co/Cu(111) [MWH93] und Fe/W(110) [Pas94] haben gezeigt, daß die Spektren stark durch die ferromagnetische Schicht bestimmt werden und daher der Vergleich mit der Bandstruktur sinnvoll ist. Dazu ist die Bandstruktur in Abbildung 7.6 (links) als -Dispersionsrelation für einen Parallelimpuls von aufgetragen. Die durchgezogenen bzw. gestrichelten Bänder stellen die Majoritäts- bzw. Minoritätsbänder dar; die möglichen Anfangsbänder sind wieder um die Übergangsenergie zu niedrigeren Energien verschoben (dünne Linien). Die Schnittpunkte mit den Endzustandsbändern stellen direkte Übergänge in die Volumenbandstruktur dar und sind im Bereich der Fermienergie mit vollen bzw. offenen Kreisen für Majoritäts- bzw. Minoritätsübergänge gekennzeichnet. In der Minoritätsbandstruktur findet man mehrere flach verlaufende Bänder bei Energien um , für die direkte Übergänge innerhalb der Volumenbandstruktur möglich sind. Im Kapitel 5 wurde gezeigt, daß für die Zuordnung der Spektren des Kobalteinkristalls die theoretische Bandstruktur um etwas mehr als verschoben werden muß. Wird die theoretische Bandstruktur auch hier um diesen Betrag abgesenkt, kann die experimentelle Linienposition des Spektrums (Abb. 7.6 (rechts)) den flachen d-Bändern der Minoritätsbandstruktur zugeordnet werden.