Struktur und Magnetismus von Übergangsmetallen in eingeschränkter Geometrie

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Datum
2000
Autor:innen
Lämmlin, Matthias
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Structure and Magnetism of Transitionmetals in Confined Geometry
Publikationstyp
Masterarbeit/Diplomarbeit
Publikationsstatus
Published
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Zusammenfassung

Im strukturellen Teil dieser Arbeit wurde das Spektrum der selbstorganisiert wachsenden Elemente auf dem Schichtgitterhalbleiter WSe2 um die Übergangsmetalle Kobalt, Nickel und Ruthenium erweitert. Das Volmer-Weber-Wachstum der Metalle auf der van-der-Waals Oberfläche wurde mit Hilfe von STM und RHEED analysiert.

Zusammenfassend wurden die Wachstumseigenschaften in Abhängigkeit der Gitterfehlanpassung zwischen Metall und WSe2 charakterisiert. Obwohl zwischen den aufgedampften Materialien und dem Substrat lediglich eine van-der-Waals Wechselwirkung besteht, konnte der Einfluß der Fehlanpassung deutlich nachgewiesen werden.

Der Aspekt Magnetismus umfaßt die Charakterisierung des Probensubstrats WSe2. Es ergab sich eine anisotrope diamagnetische Suszeptibilität, die die kristalline Anisotropie des Schichthalbleiters wiedergibt

Um die Leistungsfähigkeit des SQUID-Magnetometers zu bestimmen, wurde ein Kobalt-Film mit ZFC-/FC-Messungen charakterisiert. Dabei waren erhebliche Sensitivitätsprobleme des Gerätes festzustellen, die eine Untersuchung von Kobalt- und Nickelnanostrukturen bezüglich ihrer vermuteten superparamagnetischen Eigenschaften vergeblich erscheinen lassen.

Wegen des Stoner-Kriteriums für Bandmagnete ist für nanostrukturierte 4d-Übergangsmetalle ein Übergang vom Para- zum Ferromagnetismus zu erwarten. Insbesondere Ruthenium ist als Beispiel ausführlich in der Literatur diskutiert. Die Messungen an Ru-Filmen und Inseln zeigen für die im Rahmen dieser Arbeit hergestellten Proben ein vom Paramagnetismus abweichendes Verhalten. Im Vergleich mit einer paramagnetischen Brillouin-Funktion schaltet hier das magnetische Moment schnell. Außerdem zeigt die Ru-Insel-Probe eine starke Anisotropie für verschiedene Orientierungen zum äußeren Magnetfeld und die Meßkurven skalieren beim Auftragen des magnetischen Moments Funktion m(B/T) untereinander nicht.

Zusammenfassung in einer weiteren Sprache

The structural part of this thesis adds the transistionmetals cobalt, nickel and ruthenium to the elements that have been grown self-organized on the layered structure semiconductor WSe2. The Volmer-Weber growth of metals on a van-der-Waals surface has been analysed with STM and RHEED.

The growth-characteristics have been studied depending on the lattice mismatch of the metals and WSe2. Although there is only a van-der-Waals interaction between the evaporated materials and the substrate the influence of the lattice mismatch has been clearly demonstrated.

The sample substrate WSe2 has been magnetically characterized. The layered semiconductor has a anisotrope diamagnetic susceptibility which is due to the cristalline anisotropy of the material.

To test the sensitivity of the SQUID-magnetometer a cobalt-film has been characterized with ZFC-/FC-measurements. The results show that the system has sensitivity-problems which make an investigation of cobalt- and nickel-nanostructures in respect to their suspected superparamagnetism not very promising.

Because of the Stoner-criterium for bandmagnets a transition from para- to ferromagnetism can be expected for nanostructured 4d-transitionmetals. Ruthenium has been discussed for this in literature. The measurements of ru-films and islands show for the examined samples a behavior that is not consistent with paramagnetism. In comparison to the paramagnetic Brillouin-function the magnetic moment switches very fast. Also, the ru-island-sample shows a large anisotropy for different orientations in the external magnetic field and there is no scaling of the function m(B/T) for different temperatures.

Fachgebiet (DDC)
530 Physik
Schlagwörter
Volmer-Weber-Wachstum, Wolframdiselenid, Nanostrukturen, SQUID, RHEED, Volmer-Weber-Growth, Tungstendiselenide, nanostructure, SQUID, RHEED
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ISO 690LÄMMLIN, Matthias, 2000. Struktur und Magnetismus von Übergangsmetallen in eingeschränkter Geometrie [Master thesis]
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