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Forschungsarbeit

Präparation von CePt5-Oberflächenlegierungen und Charakterisierung mittels LEED, XAS und XMCD

 

Von Annemarie Köhl (24.08.2011)

In der Festkörperphysik finden sich zahlreiche Beispiele für komplexe Vielteilchensy­steme, deren Verhalten nicht durch einfache Einteilchen-Modelle beschreibbar ist. Im untersuchten Materialsystem einer Cer-Platin-Legierung führt die starke Korrelation des Elektronensystems beispielsweise zum sogenannten Kondoeffekt, der trotz in­tensiver Forschung seit mehreren Jahrzehnten bis heute nicht in allen Details ver­standen ist. Die beobachtete Widerstandsanomalie bei tiefen Temperaturen wird da­bei durch eine magnetische Wechselwirkung der lokalen Cer-Momente mit den Platin Leitungselektronen erklärt.

Zur Analyse des magnetischen Verhal­tens wurde der Effekt des X-ray magnetic circu­lar dichroism – kurz XMCD oder deutsch magneti­scher Röntgenzirkulardichroismus –ver­wendet. Bei Beschuß der Probe mit zir­kular polari­sierter Röntgenstrahlung zeigt sich ein Kontrast in Abhängigkeit der Ma­gnetisie­rung der Probe, wodurch ele­ment­spezifisch und oberflächensensitiv das ma­gnetische Mo­ment quantitativ be­stimmt werden kann. XMCD-Messungen können jedoch nur an Synchrotrons durchgeführt werden, da nur diese Groß­forschungsein­richtungen polari­sierte Röntgenstrahlung mit variabler Ener­gie und ausreichender Intensität zur Verfü­gung stellen können.

Abb. 1: Ultrahochvakuum-Apparatur zur Präparation und Analyse der Oberflächenlegierung Abb.2: Beamline am Bessy[Bildunterschrift / Subline]: Bild Links: Ultrahochvakuum-Apparatur zur Präparation und Analyse der Oberflächenlegierung. Bild Rechts: Beamline am Bessy

Im Rahmen der Masterarbeit wurde eine nur wenige Nanometer dünne Schicht einer Cer-Platin-Legierung durch Aufdampfen von Cer auf ei­nen Platin Einkristall und an­schließendes Heizen der Probe präpariert. Nachdem das Sy­stem zunächst durch nieder­energetische Elektro­nenbeu­gung im Labor cha­rakterisiert wurden, konnten im Rahmen ei­ner Strahlzeit am Synchrotron Bessy in Berlin XMCD-Spektren ge­messen werden. Alle Präpa­rationen und Messungen müs­sen dabei unter Ultra­hochva­kuum durchgeführt werden, da sich sonst Ad­sorbate auf der Oberfläche anlagern und somit die Oberflächenlegierung verän­dern könnten. Um Untersuchungen über das Verhalten bei tiefen Temperaturen zu ermöglichen, wird zudem Kühlung mit flüssigem Helium eingesetzt.

Durch eine sorgfältige Auswertung der Daten konnten Informationen über das magnetische Verhalten der dünnen Oberflächenlegierung gewonnen werden. Es wurde beispielsweise das ma­gnetische Moment der Cer 4f-Elektronen berechnet und aus dem Temperaturverlauf der Suszeptibilität eine ferromagnetische Instabilität bei 8K abgeleitet. Die Masterar­beit stellte somit die Grundlage dar für weitere Untersuchungen an diesem System wie beispielsweise zum Einfluß der Di­mensionalität (im Experiment durch Variation der Schichtdicke realisierbar) sowie zum Auftreten der Kondowechselwirkung.

Abb. 3: Kühlung mit flüssigem Helium ermöglicht Messungen bei tiefen Temperaturen.[Bildunterschrift / Subline]: Abb. 3: Kühlung mit flüssigem Helium ermöglicht Messungen bei tiefen Temperaturen.

Annemarie Köhl
Annemarie Köhl
*1986, Trostberg

Stationen
  • 08.2010 - dato
  • Promotion am Forschungszentrum Jülich, Institut für Festkörperphysik
  • 07.2008 – 04.2010
  • Masterstudiengang FOKUS Physik, Masterarbeit „Präparation von CePt5-Oberflächenlegierungen und Charakterisierung mittels LEED, XAS und XMCD“
  • 9.2007 – 10.2007
  • Praktikum am Max-Planck-Institut für Metallforschung in Stuttgart, AG Schütz
  • 10.2005 – 07.2008
  • Bachelor of Science, Julius-Maximilians Universität Würzburg, Bachelorarbeit: „Untersuchungen zum Exchange Bias in polykristallinen Co/FeMn-Schichten“ (MPI Stuttgart)
  • 2005
  • Abitur am Gymnasium Penzberg

Stipendien und Auslandsaufenthalte
  • 2008-2010
  • Studienstiftung des deutschen Volkes
  • 08/2008-12/2008
  • Forschungsaufenthalt in Berkeley, Kalifornien, Auslandsförderung des DAAD
  • 2005-2010
  • Max Weber Programm des Freistaat Bayern
  • 2005-2010
  • e-fellows.net (Internetstipendium)
  • Seit 2006
  • YOLANTE (Mentorenprogramm von Siemens)