dc.contributor.author
Meyer, Gereon
dc.date.accessioned
2018-06-07T15:35:27Z
dc.date.available
2003-12-04T00:00:00.649Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/1300
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-5502
dc.description
Titel, Kurzfassung und Inhalt i
1. Einleitung 1
2\. Magnetismus dünner Filme 3
3\. Magnetooptische Mikroskopie 23
4\. Experimenteller Aufbau 53
5\. Magnetische Domänen in Fe/Cu(100) 79
6\. Zusammenfassung und Ausblick 111
Literaturverzeichnis 115
Publikationen 125
dc.description.abstract
Diese Arbeit berichtet von der Untersuchung der Domänenstrukturen und
Ummagnetisierungsprozesse ultradünner Filme von Fe/Cu(100) mit einem
magnetooptischen Rasternahfeldmikroskop (magnetooptisches SNOM), das im
Ultrahochvakuum (UHV) betrieben wird. Die Filme wurden bei einer
Substrattemperatur von 80 K präpariert und dann in situ bei variabler
Temperatur und in äußeren Magnetfeldern untersucht. Es zeigte sich, dass die
Ummagnetisierung in der Nähe des Spinreorientierungsübergangs über die Bildung
eines Musters aus Streifendomänen mit Breiten unterhalb eines Mikrometers
verläuft. Magnetooptisches SNOM gehört zu den wenigen hochauflösenden
magnetischen Abbildungsmethoden, mit denen das Wachstum solch kleiner Domänen
direkt beobachtet werden kann, da es auch in Gegenwart äußerer Magnetfelder
funktioniert. In dieser Arbeit wurde erstmals ein SNOM im UHV verwendet, und
der magnetooptische Kerr-Effekt wurde mit einem Sagnac-Interferometer
gemessen. Dieses Interferometer detektiert ausschließlich nicht-reziproke
Phasenverschiebungen zwischen rechts- und links zirkular polarisierten
Lichtstrahlen. Damit ignoriert es andere Sorten von Polarisationsänderungen,
die bei herkömmlicher Detektion der magnetooptischen Effekte zu Artefakten
führen würden. Es liefert zudem ein Gesamtintensitätssignal, das ein
geeignetes Maß für die Kontrolle des Spitze-Probe-Abstandes darstellt. In
dieser Arbeit konnte eine laterale Auflösung von 300 nm (bei einer
Lichtwellenlänge von 670 nm) und eine magnetooptische Empfindlichkeit von 350
μrad erreicht werden - genug zur Domänenabbildung in Filmen mit einer
Schichtdicke von wenigen Monolagen. Die gemessenen Streifenbreiten stimmen gut
mit theoretischen Vorhersagen überein, die die Streifenbreite mit der Höhe des
Sättigungsmagnetfeldes verknüpfen. Die Transformation des
Streifendomänenmusters verläuft in einem diskontinuierlichen Wachstumsprozess,
der durch das Pinning von Domänenwänden an lokalen Inhomogenitäten von Film
und Substrat (z.B. Polierkratzern) bestimmt wird. Ausgehend von diesen
Beobachtungen wird im Rahmen dieser Arbeit das Modell eines
Ummagnetisierungsprozesses entworfen, der über die Nukleation und das Wachstum
von Streifendomänen verläuft. Es erklärt die Form der zu den Filmen gehörigen
Magnetisierungskurven sowie vorliegende Kerr-Mikroskopiedaten.
de
dc.description.abstract
In this thesis I report on studies of the magnetization reversal process in
ultrathin films of Fe/Cu(100) grown at 80 K. In the vicinity of the spin-
reorientation transition, magnetization reversal was found to take place via
formation of stripe domains with submicron stripe width. Imaging of such
stripe-domain patterns requires high-resolution magnetic microscopy that can
be operated in external magnetic fields. The present studies were performed by
a scanning near-field optical microscope (SNOM) operated in situ at variable
temperature, and in the presence of external magnetic fields. The SNOM is the
first to be operated in ultrahigh vacuum. Magnetic domain contrast arises from
the magneto-optical Kerr effect, which is measured by a Sagnac interferometer.
Such interferometer is exclusively sensitive to non-reciprocal phase shifts
between right and left circularly polarized light beams. It ignores all other
kinds of polarization changes that often lead to artifacts in magneto-optical
SNOM. The Sagnac interferometer also provides a total-intensity signal which
can be used for the tip-to-sample distance control. The lateral resolution of
the instrument is 300 nm (at a wavelength of 670 nm), and the magneto-optical
sensitivity amounts to 350 μrad, which is sufficient to image domain stripes
of a few monolayers thick films. The observed stripe widths are in good
agreement with theoretical predictions connecting stripe width and saturation
field. By applying external magnetic fields, the transformation of the stripe-
domain pattern could be studied. It occurs in a non-continuous growth process,
governed by pinning of domain walls to local inhomogeneities of film and
substrate, e.g. polishing scratches. Based on the experimental results, I
propose a model of the magnetization-reveral process via nucleation and growth
of stripe domains. It explains the shape of the corresponding magnetization
curves measured by the magneto-optical Kerr effect (MOKE) as well as previous
Kerr-microscopy results.
en
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject
scanning near-field optical microscopy
dc.subject
magnetic domains
dc.subject
magneto-optics
dc.subject.ddc
500 Naturwissenschaften und Mathematik::530 Physik::530 Physik
dc.title
In situ Abbildung magnetischer Domänen in dünnen Filmen mit magnetooptischer
Rasternahfeldmikroskopie
dc.contributor.firstReferee
Prof. Dr. Dr. h.c. Günter Kaindl
dc.contributor.furtherReferee
Prof. Dr. Mario Dähne (TU Berlin)
dc.date.accepted
2003-11-26
dc.date.embargoEnd
2003-12-05
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-2003003128
dc.title.translated
In situ near-field magneto-optical imaging of magnetic domains in ultrathin
films
en
refubium.affiliation
Physik
de
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FUDISS_thesis_000000001131
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http://www.diss.fu-berlin.de/2003/312/
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