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B1: Defektinduzierter Magnetismus in Oxiden

Ziel des Teilprojektes ist die experimentelle und theoretische Untersuchung von defektinduzierter, magne-tischer Ordnung in diamagnetischen Oxiden, die durch den Einbau von Defekten, wie z. B. Leerstellen und/oder Dotierungen mit nichtmagnetischen Elementen erzeugt wird und zum Auftreten magnetischer Ordnung bei hohen Temperaturen führt. Es wird erwartet, dass der defektinduzierte Magnetismus (DIM) langfristig Anwendungen in Spintronik oder Opto-Spintronik finden wird.

In der letzten Antragsperiode wurden experimentelle Methoden entwickelt, die eine reproduzierbare Erzeugung des defektinduzierten Magnetismus in Mikro- und Nanostrukturen gestatten. Durch eine intensive Zusammenarbeit zwischen Theorie und Experiment konnte das Verständnis des Phänomens vertieft werden. Defektinduzierter Magnetismus führt zu Magnetfeldabhängigkeiten physikalischer Prozesse wie zum Beispiel bei der Photoleitfähigkeit. Die intensive Untersuchung dieser Effekte soll dazu führen den DIM besser zu verstehen, aber auch den Weg zu neuen Messprinzipien und Applikationen ebnen. Da der erzeugte DIM in den studierten Oxiden durch Oberflächeneigenschaften oder oberflächennahe Bereiche maßgeblich bestimmt wird, ist eine lokale Untersuchung der magnetischen Struktur an der Oberfläche unabdingbar. Dies wird durch Bau und Einsatz eines neuen Magnetometers möglich sein. Drei Oxidsysteme werden weiter untersucht: ZnO:Li:H (Magnetophotoleitfähigkeit, thermoelektrischer Effekt), TiO₂ (Beweis der Übertragbarkeit der experimentellen Techniken zu Erzeugung und Nachweis von DIM), Zinkferrit (Manipulation magnetischer Eigenschaften durch Defect Engineering). Die theoretischen Untersuchungen werden sich auf die Beschreibung des mikroskopischen Ursprungs des defektinduzierten Magnetismus in den experimentell untersuchten Systemen konzentrieren, wobei die Entstehung des kollektiven Magnetismus aus den durch die Probenbehandlung erzeugten Einzeldefekten einen Schwerpunkt bildet. Insbesondere werden die Arbeiten zu Defekten und Inversion an Zinkferrit fortgesetzt. Im Zusammenhang mit der Entwicklung des neuen Magnetometers werden auch verstärkt Defekte an Oberflächen untersucht. Die Ergebnisse der Messungen an photoaktiven magnetischen Oxiden sollen ausgehend von mikroskopischen Defektmodellen interpretiert werden.