Suche nach nicht kollinearen Spinstrukturen in reinen und mit seltenen Erden dotierten ultradünnen Ferriten

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr. Pawel Buczek; Dr. Katayoon Mohseni
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie ; Theoretische Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 463310690

Ziel des Antrags ist das spezifische Design und die Präparation geeigneter Magnonischer Systeme auf der Basis von ultra dünnen Filmen von Ferrit Spinellen und deren Analyse hinsichtlich ihrer strukturellen, elektronischen und magnetischen Eigenschaften. Ferrit-Spinelle sind im Volumen magnetische Isolatoren, die eine hohe Übergangstemperatur von der ferromagnetischen (FM) zur paramagnetischen (PM) Phase aufweisen. Wir beabsichtigen durch gezielte Dotierung mit Ionen aus der Gruppe der Seltenen Erden in ultra-dünnen Filmen langreichweitig geordnete nicht-kollineare magnetische Strukturen zu präparieren. Unser Vorhaben kombiniert ab-initio Berechnungen zur Optimierung der Auswahl der kristallinen Phase mit Experimenten, die die geometrische Struktur sowie die elektronischen und magnetischen Eigenschaften mit atomarer Auflösung untersuchen sollen. Die präzise Analyse der geometrischen Struktur der ultra-dünnen Filme, die durch oberflächensensitive Röntgenbeugung erfolgen soll, dient wiederum als Grundlage für weitere Berechnungen zur elektronischen und magnetischen Struktur der Filme. Die magnetischen Eigenschaften soll durch Kombination des Magneto-optischen Kerr Effektes und durch den Magnetischen Zirkulardichrosimums erfolgen. Für die Analyse nicht-kollinearer Spinstrukturen ist es geplant, Resonante Magnetische Röntgenbeugung und die Kern-Bragg-Streuung an ausgewählten Isotopen (z.B. 57 Fe und 131 Dy) zu verwenden. In einem weiteren Schritt des Projekts planen wir, durch Adsorption von Alkalimetallen einen Ladungstransfer in die Filme zu verursachen, wodurch die Ruderman-Kittel-Kasuya-Yoshida (RKKY) Wechselwirkung verstärkt werden könnte, die in den Selten Erden dotierten Filme als der Hauptmechanismus der magnetischen Ordnung angesehen werden kann.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Österreich
• Mitverantwortlich: Privatdozent Dr. Holger L. Meyerheim