F3 - Ferromagnetismus dünner Schichten

Ferromagnetische Materialien besitzen (unterhalb einer kritischen Temperatur) eine spontane, d.h. ohne äußeres Magnetfeld vorhandene Magnetisierung. Der Prototyp ist Eisen. Die magnetische Ordnung ist eine Folge quantenmechanischer Wechselwirkung auf atomarer Ebene, die zu einer langreichweitigen Parallelausrichtung ungepaarter Elektronenspins innerhalb magnetischer Domänen führt. Die Magnetisierungen der Domänen sind gleich groß, aber regellos zueinander orientiert. Ein äußeres Magnetfeld richtet sie parallel zueinander zu einer globalen Magnetisierung der Probe aus, die beim Abschalten des Feldes teilweise erhalten bleibt (remanente Magnetisierung) und erst durch ein Magnetfeld in Gegenrichtung (Koerzitivfeld) auf Null gebracht werden kann. Man bezeichnet das als Hysterese. Die remanente Magnetisierung im Nullfeld bildet als "magnetisches Gedächtnis" die Grundlage der Permanentmagnete und magnetischen Datenspeicher. Für letztere sind dünne ferromagnetische Schichten von großer Bedeutung.

In diesem Versuch werden Hysteresekurven verschiedener ferromagnetischer dünner Schichten gemessen. Die Messmethode beruht auf dem magnetooptischen Kerr-Effekt. Dabei wird ausgenutzt, dass bei der Reflexion von polarisiertem Licht an einer magnetisierten Probe die Polarisationsebene um einen Winkel proportional zur Magnetisierung gedreht wird. Ziel ist, grundlegende Eigenschaften des Ferromagnetismus (Magnetisierungskurven, magnetische Domänen und Domänenwände, magnetische Anisotropie) kennenzulernen und in einem einfachen Modell (Weiss'sches Molekularfeldmodell) zu diskutieren.

I. Physikalisches Institut

Ansprechpartner: Dr. B. Damaschke

EMail: bdamasc1 (at) gwdg.de

Büro: B 2.113

Versuch: D 2.132