Tuning magnetic properties in nanostructures on different length scales

调节不同长度尺度纳米结构的磁性能

基本信息

项目摘要

The aim of the project is the experimental and theoretical investigation of the possibility to tune magnetic properties of nanostructures via modification of interface roughness at different length scales which can be achieved by variation of growth regimes, self-organization of chemical and magnetic clusters during annealing or remagnetization process, formation of artificial lateral structures, hydrogen absorption and other external actions. We will investigate the onset of magnetic behavior in submonolayer overlayers on metal surface. Spin resolved study of quantum well states will allow us to investigate magnetic features with atomic resolution. For Heusler alloys we will trace how annealing induced self-organization in amorphous films can lead to the formation of long-range order and revive the magnetic response of the system. In magnetic nanostructures with V spacer layers we will investigate the influence of reversible hydrogen adsorption on the evolution of non-collinear magnetic ordering for already grown samples. Thus, tuning the magnetic properties will be studied at different spatial scales within a single approach. Advanced technologies for nanostructure growth and electron beam lithography will be used which are available at the Universities participating in the project. Special treatment of substrate and buffer layers, changing of temperature regime, deposition ratio during the growth, other special inventions, such as hydrogen assisted growth, will allow to make nanostructures with required interface structure. Than complimentary experimental methods with using of large scale facilities at BESSY and ILL will be applied for sample control as well as for the investigation of structural and magnetic properties. The theoretical description will include modelling of the epitaxial growth with self-consistent calculations of electronic and magnetic structures on the basis of ab initio and model Hamiltonian approaches. Original codes developed by project participants will be used for calculation of complex, spatially non-homogeneous structures taking into account possible non-collinear magnetic ordering in external local magnetic fields. The aim is to provide the first atomic scale calculations of remagnetization processes in nanostructures within a microscopic Hamiltonian approach for itinerant electrons. The project will thus enable the collaborating project team to use advanced material technology and theoretical approaches for addressing fundamental questions about interface roughness, magnetism and their evolution under external actions.
该项目的目的是通过改变不同长度尺度的界面粗糙度来调节纳米结构的磁性的可能性的实验和理论研究,可以通过改变生长制度,退火或再磁化过程中化学和磁性簇的自组织,人工横向结构的形成,氢吸收和其他外部作用来实现。我们将研究金属表面亚单层覆盖层中磁性行为的开始。量子阱态的自旋分辨研究将使我们能够以原子分辨率研究磁性特征。对于Heusler合金,我们将追踪退火诱导的非晶薄膜的自组织如何导致长程有序的形成,并恢复系统的磁响应。在磁性纳米结构与V间隔层,我们将研究可逆的氢吸附的非共线磁有序已经生长的样品的演变的影响。因此,调整的磁性将在不同的空间尺度在一个单一的方法进行研究。纳米结构生长和电子束光刻的先进技术将在参与该项目的大学中使用。衬底和缓冲层的特殊处理、温度制度的改变、生长期间的沉积比、其他特殊发明(例如氢辅助生长)将允许制造具有所需界面结构的纳米结构。然后,使用BESSY和ILL的大型设备的补充实验方法将用于样品控制以及结构和磁性的研究。理论描述将包括模拟的外延生长与自洽计算的电子和磁性结构的基础上从头算和模型哈密顿方法。项目参与者开发的原始代码将用于计算复杂的空间非均匀结构,同时考虑到外部局部磁场中可能的非共线磁排序。其目的是提供第一个原子尺度的纳米结构中的再磁化过程中的微观哈密顿方法的巡游电子的计算。因此,该项目将使合作项目小组能够使用先进的材料技术和理论方法来解决有关界面粗糙度,磁性及其在外部作用下的演变的基本问题。

项目成果

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Manipulation by exchange coupling in layered magnetic structures
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    M. Moskalenko;V. Uzdin;H. Zabel
  • 通讯作者:
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  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    D. Mishra;H. Zabel;S.V. Ulyanov;V.P. Romanov;V.M. Uzdin
  • 通讯作者:
    V.M. Uzdin
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