Schwache Lokalisierung und andere Interferenzeffekte in Ferromagneten

Abstract (German)

In dieser Arbeit wurden verschiedene ferromagnetische Materialen im Hinblick auf das Auftreten einer schwachen Lokalisierung untersucht. Der Effekt der schwachen Lokalisierung resultiert aus der Interferenz von Elektronen auf zeitumgekehrten Pfaden. Zur Beobachtung von schwacher Lokalisierung ist daher sowohl phasenkohärenter Transport wie auch die Zeitumkehrsymmetrie notwendig. Da ein ...

Abstract (German)

In dieser Arbeit wurden verschiedene ferromagnetische Materialen im Hinblick auf das Auftreten einer schwachen Lokalisierung untersucht.
Der Effekt der schwachen Lokalisierung resultiert aus der Interferenz von Elektronen auf zeitumgekehrten Pfaden. Zur Beobachtung von schwacher Lokalisierung ist daher sowohl phasenkohärenter Transport wie auch die Zeitumkehrsymmetrie notwendig. Da ein magnetisches Feld die Zeitumkehrsymmetrie bricht stellt sich die Frage ob eine schwache Lokalisierung in einem Ferromagneten mit einer spontanen Magnetisierung beobachtet werden kann.
Im ersten Teil der Arbeit wurde der verdünnt magnetische Halbleiter (Ga,Mn)As im Hinblick auf das Auftreten einer schwachen Lokalisierung untersucht. Es zeigt sich, dass in diesem relativ schwach magnetischen System eine schwache Lokalisierung und somit Interferenz auf zeitumgekehrten Pfaden auftritt. Die aus der schwachen Lokalisierung erhaltene Größe der Phasenkohärenzlänge ist zudem im Einklang mit Messungen von universellen Leitwertfluktuationen und Aharonov-Bohm-Oszillationen. Die beobachtete schwache Lokalisierung wurde zudem durch eine starke Spin-Bahn-Wechselwirkung beeinflusst.
Ferner wurde die ferromagnetische Fe-Ni-Legierung Permalloy im Hinblick auf das Auftreten einer schwachen Lokalisierung untersucht. Obwohl Messungen von universellen Leitwertfluktuationen eine relativ große Phasenkohärenzlänge von 250 nm bei 25 mK ergaben, konnte in diesem Ferromagneten keine schwache Lokalisierung beobachtet werden.
Des Weiteren wurden Co/Pt-Multilagen mit einer senkrecht zur Ebene leichten magnetischen Achse untersucht. Auch in diesem Schichtsystem ist trotz relativ großer Phasenkohärenzlänge keine schwache Lokalisierung zu beobachten.

Translation of the abstract (English)

In this work, several ferromagnetic materials were studied in relation to the occurrence of weak localization. The effect of weak localization arises from the interference of electrons on time-reversed paths. For the observation of weak localization both phase coherent transport as well as time reversal symmetry is necessary. As a magnetic field breaks time reversal symmetry, the question arises ...

Translation of the abstract (English)

In this work, several ferromagnetic materials were studied in relation to the occurrence of weak localization.
The effect of weak localization arises from the interference of electrons on time-reversed paths. For the observation of weak localization both phase coherent transport as well as time reversal symmetry is necessary. As a magnetic field breaks time reversal symmetry, the question arises whether weak localization can be observed in a ferromagnet with a spontaneous magnetization.
In the first part of this work the diluted magnetic semiconductor (Ga,Mn)As was investigated with regard to the occurrence of weak localization. It turned out that in this relatively weak magnetic system weak localization and thus interference on time-reversed paths occurs. From analyzing the weak localization one gets a phase coherence length which is also consistent with measurements on universal conductance fluctuations and Aharonov-Bohm oscillations. The observed weak localization was affected by a strong spin-orbit interaction.
Furthermore, the ferromagnetic Fe-Ni-alloy Permalloy was investigated in relation to the occurrence of weak localization. Although measurements of universal conductance fluctuations show that the phase coherence length of 250 nm at 25 mK is quite large, weak localization is not present.
Furthermore, Co / Pt multilayers with perpendicular to plane magnetic easy axis were investigated. Also in this material with relatively large phase coherence length no weak localization can be observed.

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