Pattern evolution and ﬂuctuations in a magnetic model system

Item type:	Thesis of the University of Regensburg (PhD)
ISBN:	978 3 86845 098 9
Open Access Type:	Primary Publication
Publisher:	Universitätsverlag Regensburg
Place of Publication:	Regensburg
Series of the University of Regensburg:	Dissertationsreihe der Fakultät für Physik der Universität Regensburg
Volume:	32
Date:	5 November 2013
Referee:	Prof. Dr. Christian H. Back and Prof. Dr. Jascha Repp
Date of exam:	12 March 2013
Institutions:	Physics > Institute of Experimental and Applied Physics > Alumni or Retired Professors > Chair Professor Back > Group Christian Back
Keywords:	Photoemission, magnetic circular dichroism, PEEM, thermal fluctuation, topological defects, Fe, Ni, Cu, band structure calculations, photoemission model
Dewey Decimal Classification:	500 Science > 530 Physics
Status:	Published
Refereed:	Yes, this version has been refereed
Created at the University of Regensburg:	Yes
Item ID:	28039

Abstract (English)

In pattern forming systems, such as out-of-plane magnetized ferromagnetic samples, magnetic patterns occur in a variety of shapes and sizes. The mechanism of pattern transformation is, however, not well understood due to the lack of experiments featuring sufficient spatial as well as temporal resolution. Since thermal fluctuations can be regarded as the main driving force for domain pattern ...

Abstract (English)

In pattern forming systems, such as out-of-plane magnetized ferromagnetic samples, magnetic patterns occur in a variety of shapes and sizes. The mechanism of pattern transformation is, however, not well understood due to the lack of experiments featuring sufficient spatial as well as temporal resolution. Since thermal fluctuations can be regarded as the main driving force for domain pattern transformations, a non-stroboscopic measurement technique is necessary. For this purpose, a photoemission electron microscope was equipped to obtain magnetic contrast by the effect of threshold photoemission magnetic circular dichroism. This measurement setup offers a high spatial (<100nm) as well as temporal (<450µs) resolution and was used to investigate the magnetic domain pattern of the ferromagnetic model system of ultrathin Fe and Ni films on Cu(001). Moreover, the transformation of domain patterns triggered by changes of external stimuli could be recorded and investigated. In addition, the fingerprint of different, local domain patterns (topological defects) have been analyzed with respect to thermal fluctuations. The threshold photoemission magnetic circular dichroism is explained in detail by a one-step as well as a three-step photoemission model calculation within the framework of LSDA+DMFT band structure calculations.

Translation of the abstract (German)

In einem Muster-bildenden System, wie z.B. senkrecht magnetisierte ferromagnetische Proben, entstehen magnetische Muster in unterschiedlichster Form und Größe. Der Mechanismus der Umwandlung von Muster ist aufgrund fehlender Experimente mit ausreichender örtlicher als auch zeitlicher Auflösung weitestgehend unverstanden. Da thermische Fluktuationen als die treibende Kraft bei der Umwandlung von ...

Translation of the abstract (German)

In einem Muster-bildenden System, wie z.B. senkrecht magnetisierte ferromagnetische Proben, entstehen magnetische Muster in unterschiedlichster Form und Größe. Der Mechanismus der Umwandlung von Muster ist aufgrund fehlender Experimente mit ausreichender örtlicher als auch zeitlicher Auflösung weitestgehend unverstanden. Da thermische Fluktuationen als die treibende Kraft bei der Umwandlung von Domänenmuster angesehen werden können, ist eine nicht-stroboskopische Messmethode notwendig. Aus diesem Grund, wurde der Effekt des magnetischen Zirkulardichroismus an der Photoemissionsschwelle ausgenutzt, um magnetischen Kontrast mit einem Photoemissions-Elektronenmikroskop zu erhalten. Dieser Messaufbau bietet neben einer hohen Orts- (<100nm) auch eine hohe zeitliche (<450µs) Auflösung und wurde benutzt, um die magnetische Domänenstruktur eines ferromagnetischen Modellsystems von ultra-dünnen Fe und Ni Filmen auf Cu(001) zu untersuchen. Darüber hinaus, konnte die Umwandlung von Domänenmuster ausgelöst durch externe Anregungen aufgenommen und untersucht werden. Zudem wurden die typischen Eigenschaften von unterschiedlichen, lokalen Muster (topologische Defekte) im Bezug auf thermische Fluktuationen analysiert. Der magnetische Zirkulardichroismus an der Photoemissionsschwelle wurde vollständig mit Hilfe von Ein-Stufen als auch Drei-Stufen Photoemissionsmodell-Rechnungen erklärt.

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