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Longitudinale röntgendetektierte ferromagnetische Resonanz

Ollefs, Katharina

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde eine neuartige Messapparatur zur Detektion der Ferromagnetischen Resonanz mittels Röntgenabsorption (XFMR) in longitudinaler Geometrie aufgebaut. Als Detektionsmechanismus wird bei den Messungen erstmalig der Kompensationsstrom verwendet, der durch die bei der Röntgenabsorption ausgelösten Elektronen entsteht. Die Messapparatur erlaubt neben der Detektion der Röntgenabsorption auch die gleichzeitige Messung der konventionellen Ferromagnetischen Resonanz (FMR) über die reflektierte Mikrowellenleistung. Die Mikrowellenfrequenz und Amplitude sind dabei frei wählbar und können im Rahmen des Mikrowellengenerators und des Mikrowellenverstärkers gezielt eingestellt werden, sodass auch frequenzabhängige Messungen der FMR möglich sind. Der Messaufbau ist dabei vollständig Ultrahochvakuumkompatibel und kann an Synchrotron-Strahllinien sowohl im harten als auch im weichen Röntgenbereich eingesetzt werden. Zur Untersuchung der elementspezifischen Magnetisierungsdynamik wurden Röntgenzirkulardichroismus (XMCD) basierte XFMR Messungen sowohl an der Fe L3;2 als auch an der Co L3;2-Kante durchgeführt. Aufgrund der geringen Mikrowellenleistung, die verwendet wurde, um eine zu starke Störung des Systems und thermische Effekte zu verhindern, ist der Öffnungswinkel der präzedierenden Magnetisierung klein (< 1) und somit die Signalstärke in der longitudinalen Geometrie sehr gering. Folglich ist eine sorgfältige Analyse der physikalischen Effekte, die mit der Absorption von Mikrowellen und Röntgenstrahlung und deren Detektion zusammenhängen, notwendig. Diese erlaubt die Separation der daraus resultierenden nicht-elementspezifischen und nicht-magnetischen Signalen von den auf die Magnetisierung empfindlichen durch den XMCD-Effekt hervorgerufenen XFMR-Signalen. Als ein wesentlicher Einfluss wurde dabei die Temperaturänderung der Probe und die damit verbundene Änderung der elektrischen Leitfähigkeit, der Kristallstruktur oder der Magnetisierung identifiziert. Auch die Veränderung der Magnetfeldverteilung vor der Probe und Zeiteffekte wurden berücksichtigt, indem die Messapparatur und die verwendeten Messroutinen derart optimiert wurden, dass diese Effekte minimiert werden. XFMR-Messungen wurde sowohl in Abhängigkeit von der Photonenenergie als auch von dem externen Magnetfeld durchgeführt. Hierbei zeigte sich bei genauer Analyse nach den Polarisationsrichtungen sigma+ und sigma -, dass das XFMR-Signal für eine Polarisationsrichtung deutlicher ausgeprägt ist und sich für die Elemente Co und Fe umgekehrtes Verhalten zeigt.

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Zitierform:

Ollefs, Katharina: Longitudinale röntgendetektierte ferromagnetische Resonanz. 2013.

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