Promotionsvortrag von David Mönkebüscher

Der ferromagnetische Halbleiter Europiummonoxid (EuO) gilt als vielversprechender Kandidat für neuartige spintronische Anwendungen, da er ein großes magnetisches Moment und starke magneto-optische Effekte mit isolierenden Eigenschaften vereint. Obwohl EuO mit TC = 69 K die höchste Curie-Temperatur unter den Europiumchalkogeniden aufweist, ist sie für kommerzielle Anwendungen zu niedrig. Viele Ansätze zur Erhöhung von TC, wie zum Beispiel die Dotierung mit Gd-Ionen oder epitaktische Verformung, wurden bereits erfolgreich untersucht. Jedoch basieren sie alle auf einer Veränderung der Stöchiometrie und Leitfähigkeit des Seltenerdoxids. Das Ausnutzen des Proximity-Effektes könnte eine alternative Herangehensweise für das starke Erhöhen der magnetischen Ordnungstemperatur von EuO darstellen, die gleichzeitig dessen intrinsischen Eigenschaften bewahrt. Dieser Effekt beruht auf der Kopplung an einen Ferromagneten mit hoher Curie-Temperatur und ist in der Literatur für ähnliche System bereits demonstriert worden. In dieser Arbeit wird ein EuO/Co-Zweischichtsystem dünner Filme mittels des statischen und zeitaufgelösten magneto-optischen Kerr-Effekts (MOKE) untersucht, um einen Nachweis für eine erhöhte Curie-Temperatur von EuO aufgrund der Nähe zum Übergangsmetall Co zu finden. Des Weiteren wird der Einfluss von Co auf die Spindynamik von EuO untersucht. Statische Messungen der Hysterese der EuO/Co-Probe zeigen eine antiferromagnetische Kopplung zwischen den beiden ferromagnetischen Schichten. Aufgrund der Überlagerung des Signals beider Schichten übersteigt die Co-Hysterese einen möglichen Restbeitrag von EuO bei erhöhten Temperaturen. Zeitaufgelöste MOKE-Messungen zeigen eine transiente Verstärkung der EuO-Magnetisierung, die auch dann auftritt, wenn selektiv nur das Übergangsmetall angeregt wird. Dieses Verhalten wird auf die Erzeugung eines superdiffusven  Spinstroms von Majoritätselektronen bei der Entmagnetisierung der Co-Schicht zurückgeführt. Der Spinstrom breitet sich in Richtung der EuO-Schicht aus, um deren 5d-Zustände zu besetzen, was zu einer ähnlichen Magnetisierungsverstärkung wie bei einer direkten Photoanregung des Seltenerdoxids führt. Die Beiträge beider Schichten zur transienten Spindynamik zeigen entgegengesetze Vorzeichen. Daher bietet die EuO/Co-Probe ein System, in dem die transiente Kerr-Rotation durch Variation externer Parameter wie der Probentemperatur, des angelegten Magnetfelds und der Pumpstrahlfluenz beeinflusst werden kann. Durch eine starke Anregung der Co-Schicht wird ihre Magnetisierung signifikant verringert, wodurch die Hysterese der EuO-Schicht bei transienten Hysteresemessungen zugänglich wird. Sie ist auch noch bei einer Temperatur von 300 K zu beobachten, was auf eine starke Erhöhung der magnetischen Ordnungstemperatur von EuO, bedingt durch die Nähe zu Co, hindeutet.