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A9: Elastisch kontrollierte magnetische Ordnung oxidischer Grenzflächen

Das Projekt zielt auf die experimentelle Beobachtung und phänomenologische Beschreibung magnetischer Ordnungs- und Kopplungsphänomene an kohärenten Grenzflächen zwischen magnetischen Übergangsmetalloxiden. Insbesondere soll der Einfluss der elastischen Dehnung an den Grenzflächen untersucht und zur Manipulation der Ordnungsphänomene genutzt werden. Die magnetische Ordnung an oxidischen Grenzflächen ist von großer grundlegender und technologischer Bedeutung für die Spintronik. Sie bestimmt die Spinpolarisation in magnetischen Tunnelkontakten ebenso wie die magnetoelektrische Kopplung, welche durch die Austauschanisotropie (Exchange bias) an der Grenzfläche vermittelt wird. Konkret beschäftigt sich das Projekt mit drei Systemen, die jeweils ein Phänomen der magnetischen Grenzflächenkopplung in Oxiden repräsentieren: 1) Der starken antiferromagnetischen Kopplung zwischen den Ferromagneten La_0.7Sr_0.3MnO₃ (LSMO) und SrRuO₃, 2) einer oszillatorischen Zwischenschichtkopplung durch polare Isolatoren (z. B. LSMO/LaAlO₃/LSMO) und 3) der Austauschanisotropie in einem bestimmten gedehnten Zustand des BiFeO₃, die ein magnetoelektrisches 180°-Schalten ermöglicht.

Als neuer experimenteller Zugang sollen Untersuchungen der gekoppelten Domänen an oxidischen Grenzflächen durch magnetische Kraftmikroskopie durchgeführt werden. Dafür wird ein stickstoffgekühltes Kraftmikroskop eingesetzt, das zur magnetischen Kraftmikroskopie im Temperaturbereich von 100 K bis 400 K dient. Die epitaktischen Schichtsysteme werden durch gepulste Laserdeposition gewachsen. Die makroskopischen magnetischen Eigenschaften werden durch Magnetisierungsmessungen und an ausgewählten Proben durch Röntgenabsorptionsmessungen ermittelt.