Zur Korrelation von Struktur und magnetischen Eigenschaften der Modifikationen von (Ga,Mn)As Clustern

• Applicant: Dr. Ines Häusler
• Subject Area: Experimental Condensed Matter Physics
• Term: from 2009 to 2014
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 160380380

• Final Report Year: 2014

Final Report Abstract

Im Rahmen dieses Projektes wurden die magnetischen Eigenschaften von (Mn,Ga)As-Kristalliten, die in einer GaAs-Matrix eingebettet sind, untersucht. Hierfür wurden die Techniken der Lorentzelektronenmikroskopie (LM) und der „off-Axis“-Elektronenholographie (EH) genutzt. Mittels der LM konnten die magnetischen Domänengrenzen sichtbar gemacht werden und deren Wandstärken durch Defokussierungsserien bestimmt werden. Die Berechnungen ergaben Blochwandstärken innerhalb der GaAs-Matrix zwischen 4 nm und 6 nm. Mit Hilfe der EH konnte nachgewiesen werden, dass es sich um 180°- und 90°-Blochwände handelt. Darüber hinaus wurde das magnetische Vektorfeld innerhalb der (Mn,Ga)As-Kristallite unter Einfluss eines äußeren Magnetfeldes untersucht. Das äußere Magnetfeld wurde durch das manuelle Hochregeln des Objektivlinsenstroms realisiert. Anhand von Analysen der rekonstruierten zweidimensionalen Phasenbilder der Objektaustrittswellen konnte nachgewiesen werden, dass schon ein schwaches äußeres Magnetfeld Richtungsänderungen der magnetischen Vektoren innerhalb der (Mn,Ga)As-Kristallite verursacht. Die im Zwischenbericht experimentell gefundenen Überstrukturen (α´- und β´-Phase) wurden in dieser Arbeit strukturtheoretisch beschrieben. Zur Beschreibung der Symmetriebeziehungen beim Übergang von der α- zur α´-Phase bzw. von der β- zur β´-Phase wurden Symmetriestammbäume aufgestellt und diskutiert. Bei der Untersuchung des Phasenübergangs von der ferromagnetischen α-Phase zur paramagnetischen β-Phase der (Mn,Ga)As-Kristalliten wurde die kürzlich eingeführte Methode der Rasternanoelektronenbeugung (SNBD) genutzt, um bei einem in-situ Temperaturexperiment die Curie-Temperatur bestimmen zu können. Erstmalig gelang mit dieser Methode eine Ermittlung der Phasenübergangstemperatur von 27°C an einzelnen (Mn,Ga)As-Kristalliten.

Publications

• “Crystallite phase and orientation mapping of MnAs in GaAs on the basis of automatically analyzed precession electron diffraction spot patterns“, Vortrag, IMC17, Rio de Janeiro, Brasilien, 19.- 24. Sept. 2010
  I. Häusler
  
• “Transmissionselektronenmikroskopie - Methode zur Charakterisierung von nanostrukturierten Halbleitern“, Vortrag, INM-Kolloquium, INM-Leibniz-Institut für Neue Materialien, Saarbrücken, Nov. 201
  I. Häusler
  
• “Application of Advanced Electron Diffraction Techniques for Analysis of (Mn,Ga)As crystallites in GaAs”, Vortrag, Sunday Short Course “Advanced Electron Crystallography and Automated Crystal Mapping for Materials Applications”, M&M - Microscopy & Microanalysis 2011, Nashville Tennessee, USA, 7.-11. Aug. 2011
  I. Häusler
  
• “Application of Advanced Electron Diffraction Techniques for Analysis of Modern Materials”, Vortrag, CAMCOR Summer Workshop “Electron Crystallography in Materials Science”, University of Oregon, Eugene, USA, 3. Aug. 2011
  I. Häusler
  
• “Crystallite phase and orientation determinations of (Mn,Ga)As/GaAs-crystallites using analyzed (precession) electron diffraction patterns”, Vortrag, Microscopy Conference MC2011, Kiel, 28. Aug.- 2. Sept. 2011
  I. Häusler
  
• “Electron Diffraction & Automated Crystallite Orientation/phase Mapping in a Transmission Electron Microscope”, paper TuPoT12.2; Proc. 11th IEEE International Conference on Nanotechnology, Portland Marriott, August 15-18, 2011, Portland, Oregon, USA, pp. 754-759
  P. Moeck, S. Rouvimov, S. Nicolopoulos, I. Haeusler, and W. Neumann
  
• “High spatial resolution semi-automatic crystallite orientation and phase mapping of nanocrystals in transmission electron microscopes”, Cryst. Res. Technol. 46, No. 6, 589 – 606 (2011)
  P. Moeck, S. Rouvimov, E.F. Rauch, M. Véron, H. Kirmse, I. Häusler, W. Neumann, D. Bultreys, Y. Maniette, S. Nicolopoulos
  
• “Orientation determination of the orthorhombic and the hexagonal phases of (Mn,Ga)As/GaAscrystallites using precession electron diffraction”, Poster, MSM – Microscopy of Semiconducting Materials 2011, Cambridge, UK, 4.-7. April 2011
  I. Häusler
  
• “Methods of electron crystallography as tools for materials analysis”, Solid State Phenomena, Vol. 186, pp. 1-6, 2012
  W. Neumann, H. Kirmse, I. Häusler, C. Grosse, P. Moeck, S. Rouvimov, M. Beekman, R. Atkins, D.C. Johnson, K. Volz
  (See online at https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/SSP.186.1)