Kurzfassung
Diese Arbeit befaßt sich mit spinpolarisierter Rastertunnelmikroskopie und -spektroskopie (SP-STM/-STS) an magnetischen Nanostrukturen und ultradünnen Filmen bei tiefen Temperaturen und im Ultrahochvakuum.
Schwerpunkt der Untersuchungen ist das System Fe/W(110), das im Bedeckungsbereich um zwei atomare Lagen Fe eine überraschende Komplexität der magnetischen Domänenstrukturen zeigt. Diese ergibt sich sowohl aus der Nanostruktur der untersuchten Filme, als auch aus deren intrinsischen Eigenschaften.
Die angewandte Technik eignet sich dabei in besonderer Weise für eine Charakterisierung, da strukturelle, elektronische und magnetische Eigenschaften auf der Nanometerskala simultan untersucht und direkt korreliert werden können.
Neben ferromagnetischen Tunnelspitzen kommen dabei erstmals auch antiferromagnetische zum Einsatz, die wegen ihres verschwindenden Streufeldes das Problem einer Beeinflussung der zu untersuchenden Probe lösen, und damit die Untersuchung selbst weichmagnetischer Materialien und superparamagnetischer Teilchen ermöglichen. Ferner zeigt sich, daß selbst mit nichtmagnetischen Tunnelspitzen die Abbildung von Domänenwänden möglich ist, da diese lokal eine Änderung der elektronischen Struktur der Oberfläche bewirken. Schließlich wird an einer antiferromagnetischen Monolage Mn/W(110) demonstriert, daß SP-STM letztlich eine magnetische Abbildung auf der atomaren Skala ermöglicht.
In this work spinpolarized scanning tunneling microscopy and spectroscopy (SP-STM/-STS) is employed to investigate magnetic nanostructures and ultrathin films at low temperatures and in ultrahigh vacuum. The main subject is the system Fe/W(110), which, in the coverage regime of about two atomic layers Fe, exhibits a surprising complexity of magnetic domain structures. This complexity arises from the films' nanostructure, as well as from their in\-trin\-sic magnetic properties. SP-STM proves to be an ideal tool for characterisation, since structural, electronic, and magnetic properties can be investigated simultaneously on the nanometer scale and correlated directly.
Along with ferromagnetic tips, for the first time antiferromagnetic tips are employed, which, due to their vanishing stray field, solve the problem of an influence on the sample, and thereby enable the investigation of soft magnetic materials and superparamagnetic particles. Furthermore, it is shown that even nonmagnetic tips allow an imaging of domain walls, since the walls locally modify the electronic structure of the surface. Finally, an antiferromagnetic monolayer Mn/W(110) is imaged, which demonstrates that SP-STM has ultimately a resolution at the atomic scale.