Struktur und Ferromagnetismus sehr dünner, epitaktischer Ni-Flächenschichten

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Abstract

Durch Aufdampfen auf atomar ebenes und reines Cu(111) wurden sehr dünne, flächenhafte Ni(111)-Epitaxieschichten hergestellt. Der Atomabstand von Ni in der Schichtebene gleicht sich dabei oberhalb 10 Å partiell, unterhalb 10 Å bei einer Dehnung von 2,5% vollständig an den der Cu-Unterlage an („Pseudomorphie”). Die Pseudomorphie wird durch O2 oberhalb 10−6 Torr partiell, bei 10−5 Torr vollständig unterdrückt. Die Schichten entsprechen in ihrer Struktur weitgehend den theoretischen Modellen für den Ferromagnetismus dünner Schichten; sie sind bei Zimmertemperatur ferromagnetisch bis 7 Å. Die gemessenen Magnetisierungswerte passen qualitativ zur Spinwellentheorie; ein quantitativer Vergleich ist wegen der starken Streuungen nicht möglich. Diese hängen mit den epitaktisch induzierten Verzerrungen der Schicht zusammen, welche gemeinsam mit der negativen Magnetstriktionskonstante von Ni zu einer starken Anisotropie mit der Schichtnormalen als leichter Achse führen. Diese ist der Formanisotropie im Vorzeichen entgegengesetzt, im Betrag aber ähnlich, so daß unterhalb 25 Å die Magnetisierung spontan senkrecht zur Schichtebene stehen kann; die Pseudomorphie ist also magnetisch bestätigt. Zur Messung diente ein pneumatisch entdämpftes, hochempfindliches Schwingungsmagnetometer. Es wird über resonanzartige Umklapp-Prozesse berichtet, welche mit diesem Gerät beobachtet wurden.

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