Fe/Cu(100)

Hierfür müssen wir uns einen Augenblick mit dem nicht ganz neuen System Fe/Cu(100) beschäftigen, das wegen seiner überaus interessanten und komplizierten magnetischen wie strukturellen Eigenschaften bereits häufig studiert wurde und immer noch wird. Einige wichtige Referenzen habe ich hier aufgeführt.
Es hat sich herausgestellt, daß die magnetischen Eigenschaften von der Substrattemperatur bei der Filmherstellung abhängen. In dieser Abbildung von Müller und Mitarbeitern ist die magnetische Remanenz über der Fe-Schichtdicke aufgetragen. Für Wachstum bei Raumtemperatur kommt es nach dem Einsetzen langreichweitiger Ordnung bei etwa 2 ML unterhalb etwa 4 Monolagen zu einer leichter senkrechten Magnetisierungsrichtung. Der gesamte Film trägt zum ferromagnetischen Signal bei, so daß die Remanenz linear mit der Schichtdicke ansteigt. In einem mittleren Dickenbereich zwischen 4 und 10 ML ordnen nur die oberen beiden Lagen ferromagnetisch, die leichte Richtung bleibt jedoch senkrecht zur Filmebene, also out-of-plane. Eine Phasenumwandlung von fcc nach bcc führt bei 10 ML zu einem Drehen der leichten Magnetisierungsrichtung in die Filmebene hinein und man mißt mit longitudinalem MOKE (offene Kreise) eine magnetische Remanenz.
Für Wachstum bei 100 K tritt die mittlere Phase nicht auf. Die senkrechte leichte Magnetisierungsrichtung klappt bei 4 ML in die Filmebene. Dieses verhalten erwartet man aufgrund einfacher Anisotropieüberlegungen für jedes Dünnfilmsystem mit senkrechter leichter Magnetisierungsrichtung. Unterhalb der Reorientierungsschichtdicke dominiert die Oberflächenanisotropie, während oberhalb von d0 die Formanisotropie die Magnetisierung in die Filmebene zwingt. Bei d0 verschwindet die effektive Anisotropie 2. Ordnung und es stellt sich die Frage, wie die Spin-Reorientierung genau erfolgt.
Im Rahmen meiner Arbeit habe ich umfangreiche Temper-Studien durchgeführt und bin zu dem Ergebnis gekommen, daß man Filme guter Qualität durch Wachstum bei 100 K und anschließendes Tempern erzielt. Durch das Tieftemperatur-Wachstum bildet sich eine scharfe nahezu interdiffusionsfreie Fe-Cu-Grenzfläche aus, wohingegen das Tempern eine deutliche Oberflächenglättung bewirkt. Darüberhinaus konnte ich zeigen, daß die Reorientierungsschichtdicke d0 mit der Temper-Temperatur auf über 6 ML irreversibel ansteigt.
Jetzt werde ich mich aber auf den Bereich senkrechter Magnetisierung unter 4 ML beschränken. Die STM-Bilder wurden bei 300 K aufgenommen. Alle magnetischen Messungen, die ich zeigen werde, sind in polarer Geometrie zur Untersuchung senkrechter Anisotropie bei einer Meßtemperatur von 120 K durchgeführt worden.

Das Wachstumsverhalten in diesem Schichtdickenbereich habe ich auf der folgenden Seite zusammengefaßt.

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Differenzbildtechnik			Wachstum von LT Fe/Cu(100)