Untersuchung exfoliierter 2D Ferromagneten mittels spinpolarisierter Rastertunnelmikroskopie und Photoelektronenspektroskopie
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Magnetische Materialien sind ein wesentlicher Bestandteil der Datenspeicherung mit Perspektiven in der Datenverarbeitung. Die Entdeckung stapelbarer, zweidimensionaler magnetischer Materialien eröffnet zusätzliche Möglichkeiten der Feinabstimmung magnetischer Eigenschaften und von Eigenschaftskombinationen. In diesem Projekt wurden die Grundlagen dieser neuen magnetischen Materialien untersucht mit speziellem Fokus auf Antiferromagneten, die prinzipiell den Vorteil einer schnelleren Schaltgeschwindigkeit haben. Die elektronischen Bandstrukturen verschiedener solcher Antiferromagneten sowie strukturell ähnlicher Ferromagneten wurden mittels winkelaufgelöster Photoelektronenspektroskopie (ARPES) sowohl oberhalb als auch unterhalb der magnetischen Ordnungstemperatur kartiert. Dabei kam als relativ neue Methode ARPES mit räumlicher Auflösung im µm-Bereich zum Einsatz. Die identifizierten Bandstrukturänderungen von FePS3, NiPS3 und MnPS3 wurden mit Dichtefunktionalrechnungen unter Verwendung eines effektiven Hubbard-Parameters U (DFT+U) verglichen, um den orbitalen Charakter der sich ändernden Bänder zu identifizieren. Dies erlaubte zusätzliche Einblicke in das komplexe Wechselspiel von direkter Austauschwechselwirkung und Superaustausch in den Materialien, insbesondere deren Verknüpfung zur fundamentalen Bandstruktur. Für solche Untersuchungen ist eine Optimierung des Herstellungsprozesses der Schichtsysteme konstitutiv. Zunächst haben wir die Exfoliation auf Au Schichten, die auf Si/SiO2 aufgedampft werden, optimiert, so dass wenige Monolagen konstanter Dicke laterale Ausdehnungen von bis zu 200 m aufweisen. Diese zeigen allerdings eine verbleibende Korrugation aufgrund des darunterliegenden Au. Außerdem gab es Reste der genutzten Klebefolie auf dem Gold, die insbesondere für Rastertunnelmikroskopie hinderlich sind. Deswegen haben wir mit Hilfe der Uni Manchester einen Cantilever-basierten, polymerfreien Transferprozess etabliert. Erste Messungen auf so präparierten CuCrP2S6, einem multiferroischem van-der Waals-Material deponiert auf Graphit, zeigen allerdings noch Verbesserungsbedarf.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Electronic Band Structure Changes across the Antiferromagnetic Phase Transition of Exfoliated MnPS3 Flakes Probed by μ-ARPES. Nano Letters, 23(22), 10342-10349.
Strasdas, Jeff; Pestka, Benjamin; Rybak, Miłosz; Budniak, Adam K.; Leuth, Niklas; Boban, Honey; Feyer, Vitaliy; Cojocariu, Iulia; Baranowski, Daniel; Avila, José; Dudin, Pavel; Bostwick, Aaron; Jozwiak, Chris; Rotenberg, Eli; Autieri, Carmine; Amouyal, Yaron; Plucinski, Lukasz; Lifshitz, Efrat; Birowska, Magdalena & Morgenstern, Markus
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Identifying Band Structure Changes of FePS3 across the Antiferromagnetic Phase Transition. ACS Nano, 18(47), 32924-32931.
Pestka, Benjamin; Strasdas, Jeff; Bihlmayer, Gustav; Budniak, Adam Krzysztof; Liebmann, Marcus; Leuth, Niklas; Boban, Honey; Feyer, Vitaliy; Cojocariu, Iulia; Baranowski, Daniel; Mearini, Simone; Amouyal, Yaron; Waldecker, Lutz; Beschoten, Bernd; Stampfer, Christoph; Plucinski, Lukasz; Lifshitz, Efrat; Kratzer, Peter & Morgenstern, Markus
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PhD thesis, RWTH Aachen: Understanding Circular Dichroic Angle- Resolved.
H. Boban
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Scattering makes a difference in circular dichroic angle-resolved photoemission. Physical Review B, 111(11).
Boban, Honey; Qahosh, Mohammed; Hou, Xiao; Sobol, Tomasz; Beyer, Edyta; Szczepanik, Magdalena; Baranowski, Daniel; Mearini, Simone; Feyer, Vitaliy; Mokrousov, Yuriy; Zhou, Yishui; Su, Yixi; Jin, Keda; Wichmann, Tobias; Martinez-Castro, Jose; Ternes, Markus; Tautz, F. Stefan; Lüpke, Felix; Schneider, Claus M. ... & Plucinski, Lukasz
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Spin-orbital mixing in the topological ladder of the two-dimensional metal PtTe₂. Physical Review B, 112(15).
Qahosh, M.; Masilamani, M.; Boban, H.; Hou, Xiao; Bihlmayer, G.; Mokrousov, Y.; Karain, W.; Minár, J.; Reinert, F.; Schusser, J.; Schneider, C. M. & Plucinski, L.
