In der vorliegenden Arbeit wird eine Kombination von magnetischer Mikroskopie und Spektroskopie als Methode zur Untersuchung lokaler quantitativer Eigenschaften magnetischer Systeme vorgestellt. Photoelektronen-Emissionsmikroskopie (PEEM) in Verbindung mit magnetischem Zirkulardichroismus in der Röntgenabsorptionsspektroskopie (x-ray magnetic circular dichroism, XMCD) erlaubt die elementselektive lokale Spektroskopie von magnetischen Oberflächen und Schichtsystemen. In PEEM wird die Sekundärelektronenverteilung an der Probenoberfläche benutzt, um mit einer elektrostatischen Elektronenoptik ein vergrößertes Bild der Probenoberfläche zu erstellen. Die Bildintensität kann als Maß für den lokalen Röntgenabsorptionsquerschnitt betrachtet werden. Fährt man die Photonenenergie schrittweise durch und nimmt für jeden Energieschritt für beide Lichthelizitäten ein Bild der Probe auf, erhält man einen mikrospektroskopischen Datensatz, in dem für jeden Bildpunkt die volle spektroskopische Information von XMCD enthalten ist. Diese vollständige Kombination von XMCD und PEEM wird hier als "Abbildende magnetische Mikrospektroskopie" bezeichnet. Es wird ein Verfahren zur automatischen Auswertung dieser Vollbild-Mikrospektroskopiedaten nach den sogenannten Summenregeln vorgestellt, bei der man elementaufgelöst die magnetischen Spin- und Bahnmomente erhält, und zur Untersuchung der magnetischen Phasen von ultradünnen Fe-Schichten zwischen Co- und Ni-Schichten auf Cu(001) sowie des Spinreorientierungsübergangs in Co/Ni/Cu(001)-Doppelschichten angewendet. In Ni/Fe/Co/Cu(001)-Dreifachschichten wurde das magnetische Spin- und Bahnmoment von drei verschiedenen magnetischen Eisenphasen, zwei Phasen mit hohem Spinmoment bei niedrigen (< 4 ML) und hohen (>11 ML) Fe-Schichtdicken sowie einer Phase mit niedrigem Spinmoment bei mittleren Fe-Schichtdicken als Funktion der Fe- und der Ni-Schichtdicke bestimmt. Das schichtdickengemittelte magnetische Moment in letzterer Phase ändert sich in einem gewissen Bereich bei Bedeckung mit Ni, was möglicherweise auf eine antiparallele magnetische Kopplung der Co- und Ni-Momente durch die Fe-Schicht hindeutet. In Co/Ni-Doppelschichten dreht sich die Vorzugsrichtung der Magnetisierung mit zunehmender Co-Schichtdicke oder abnehmender Ni-Schichtdicke von einer Richtung senkrecht zur Filmebene zu einer Richtung in der Filmebene. Die Auswertung der abbildenden Mikrospektroskopie mit den Summenregeln zeigt, dass sich das Ni-Bahnmoment am Spinreorientierungsübergang charakteristisch ändert. Dies wird mit dem Zusammenhang zwischen der Anisotropie des magnetischen Bahnmoments und der magnetokristallinen Anisotropie erklärt.
|