Kurzfassung
Im Zuge dieser Arbeit wurden die elektronischen und magnetischen Eigenschaften massenselektierter
Fe und V Adsorbate auf einer nichtmagnetischen Cu(100) Oberfläche untersucht.
Die Adsorbate hatten dabei eine Größe zwischen einem und drei Atomen und die Untersuchungen
fanden in situ sowohl an elementreinen als auch an Legierungsclustern statt. Als Messmethode
kamen Röntgenabsorptionsspektroskopie (XAS) sowie Röntgenzirkulardichroismus
(XMCD) zum Einsatz. Dies ermöglichte die zerstörungsfreie und elementselektive Bestimmung
der elektronischen Struktur sowie der jeweiligen magnetischen Momente jedes Elements
der Legierung. Zum Zweck der magnetischen Untersuchungen fanden die Messungen in einem
äußeren mangetischen Feld von 7 T statt.
Alle Adsorbate zeigten eine schwache Wechselwirkung mit der Substratoberfläche und es
konnte, mit Hilfe des Verschwindens von Multiplettstrukturen in den Absorptionsspektren,
jeweils eine Entwicklung der elektronischen Eigenschaften von atomartigen hinzu festkörperähnlichen
Systemen beobachtet werden. Einzelne Adatome beider Materialien zeigten eine
bevorzugte Ausrichtung ihres magnetischen Moments parallel zur Probenoberfläche. Im Falle
des Fe3 Adsorbates änderte sich diese Vorzugsrichtung hin zu einer senkrecht auf der Probe
stehenden. Des Weiteren wurden starke Größeneffekte in den Größen der magnetischen Momenten
der reinen Adsorbate gemessen.
Im Falle des V2 Adsorbates war eine starke Anisotropie im Absortionsspektrum auffällig
und bei dem V3 Trimer konnte, in Abhängigkeit vom Einfallswinkel der Röntgenstrahlen auf
der Probe, ein Richtungswechsel der Magnetisierung bezüglich des äußeren Feldes beobachtet
werden. Für beide Effekte wurden mögliche Ursachen erläutert.
Für den Fe1V1 Legierungsdimer wurde ein ähnlicher Richtungswechsel gemessen und in
diesem Fall konnte dieser mit Hilfe eines einfachen theoretischen Modells einer nichtkollinearen
Spin-Flop-Phase zugeordnet werden.
Im Zuge der Messungen in dieser Arbeit wurde ein photoneninduzierter Effekt in den Absorptionsspektren
entdeckt und eine mögliche Erklärung wurde über dessen Herkunft gegeben.
In the course of this work, the electronic and magnetic properties of atomically small, sizeselected Fe and V adsorbates deposited onto a non-magnetic Cu(001) substrate were investigated in situ. The size of the investigated adsorbates ranged from 1 to 3 atoms and elementally pure as well as alloy clusters were measured. X-ray absorption spectroscopy (XAS) and the X-ray magnetic circular dichroism (XMCD) were chosen as measurement techniques, ensuring non-destructive and element selective determination of the adsorbates’ electronic structure and their respective magnetic moments. For the magnetic measurements, the adsorbates were studied in an external magnetic field of 7 T. For all of the adsorbates, a weak interaction with the substrate was found and for the pure adsorbates an evolution of the electronic structure from atomic to bulk like could be observed through the disappearance of mutliplet features in the absorption spectra. Adatoms of both elements showed a preference for their magnetic moments to align parallel to the sample surface. For Fe3, this preferred magnetization switched to perpendicular to the surface. Furthermore, the respective magnitudes of the magnetic moments were subject to strong size effects. For the V2 adsorbate, a strongly anisotropic absorption signal was observed and for the V3 trimer, a switch of the magnetization direction with respect to the magnetic field could be seen depending on the angle between the X-ray photons and the sample surface. Possible explanations of both these effects were discussed. A similar change in the magnetization direction was present for the Fe1V1 alloy dimer, which was explained as the result of a non-collinear spin flop phase via a simple theoretical model. As a byproduct of this work, a photon induced effect on the absorption spectra was seen and a tentative explanation was given.