Allgemeines Physikalisches Kolloquium

 

Westfälische Wilhelms-Universität

Münster

 

Spin-polarisierte Rastertunnelmikroskopie: Visualisierung magnetischer Domänen mit atomarer Auflösung


Dr. Matthias Bode
Institut für Angewandte Physik, Universität Hamburg

Durch die fortschreitende Miniaturisierung magnetischer Speichermedien in PCs besteht ein reges Interesse an hochauflösenden Mikroskopiemethoden, welche die Abbildung magnetischer Domänen erlauben. Die höchste bisher erreichte Auflösung lag bei ca. 10 nm (nm = nanometer). Seit der Erfindung des Rastertunnelmikroskops (RTM) im Jahre 1982 ist es jedoch möglich, die Struktur von elektrisch leitenden Oberflächen bis hinab zum einzelnen Atom zu "betrachten", indem die feine Spitze eines Drahtes sehr dicht über die Oberfläche gerastert und dabei der zwischen Probe und Spitze fließende "Tunnelstrom" gemessen wird. Es war daher eine naheliegende Idee, das RTM für den Elektronenspin, der für den Ferromagnetismus verantwortlich ist, etwa durch den Einsatz einer magnetischen Spitze empfindlich zu machen. Allerdings wurde bereits früh klar, daß die Realisierung dieser Idee, z.B. aufgrund der Wechselwirkung der Felder von Spitze und Probe, nicht trivial ist. In den vergangenen Jahren gelang es nun durch die Verwendung magnetischer Dünnfilmspitzen und spektroskopischer Betriebsmoden die spin-polarisierte Rastertunnelmikroskopie (SP-RTM) zu etablieren. In meinem Vortrag werde ich die Grundlagen des Abbildungsmechanismus erläutern und einige kürzlich an antiferromagnetischen Proben erzielte Ergebnisse vorstellen. Als magnetisches Modellsystem dienen uns periodisch angeordnete Eisen-Nanodrähte, die durch Epitaxie auf einem gestuften W(110)-Einkristall präpariert werden. Hierbei koppeln benachbarte Nanodrähte, die lediglich 4 nm breit und zwei atomare Lagen hoch sind, antiferromagnetisch. Das atomare Auflösungvermögen der SP-RTM konnten wir schließlich an einem nur eine atomare Lage dicken Mangan-Film demonstrieren, in dem benachbarte Atome antiferromagnetisch koppeln [Science 288, 1805 (2000)].

Einladender: Prof. Dr. M. Donath

Ort: Wilhelm-Klemm-Str. 10, IG I, HS 2

Zeit: Mittwoch, 18. Oktober 2000, 17 Uhr c.t.

Kolloquiums-Kaffee ab 16.45 Uhr vor dem Hörsaal

 

Im Auftrag der Hochschullehrer des Fachbereichs Physik

Prof. Dr. M. Donath