3d-Übergangsmetalloxide: Ultradünne Schichten und Grenzflächen von MnO und NiO

Abstract

Die vorliegende Arbeit untersucht binäre Übergangsmetalloxide. Im Speziellen werden sowohl ultradünne und epitaktische Manganoxid-Schichten (MnO) auf einkristallinen Silbersubstraten als auch Grenzflächen zwischen Übergangsmetallen und Oxiden betrachtet. Strukturelle, elektronische und magnetische Eigenschaften von Übergangsmetalloxiden in dünnen Schichtsystemen sind von grundlegendem Interesse. Für Anwendungen im Bereich der magnetischen Datenspeicherung oder in der Entwicklung von Spintronik-Bauteilen ist vor allem Nickeloxid (NiO) ein viel untersuchtes Oxid. Die binären Übergangsmetalloxide dienen dabei auch als Referenzsysteme für das Verständnis von komplexeren Oxiden. Wichtige Fragestellungen sind dabei das Ausmaß von Grenzflächenreaktionen im Schichtsystem sowie die Veränderung der Eigenschaften durch die abnehmenden Dimensionen und durch die auftretenden Grenzflächenspannungen. Zur Klärung dieser Fragestellungen wurden Photoelektronenspektroskopie (PES, XPS), Photoelektronenbeugung (PED, XPD), polarisationsabhängige Röntgenabsorptionsspektroskopie (XAS, NEXAFS), Elektronenbeugung (LEED) und theoretische Methoden eingesetzt.

Binary transition metal oxides are studied in this thesis. Ultrathin and epitaxial manganese oxide layers (MnO) on silver single crystals as well as interfaces of transition metals and oxides are investigated. Structural, electronic and magnetic properties of transition metal oxides in thin multilayers are of fundamental interest. Nickel oxide (NiO) is the most studied compound for the application in magnetic data storage or in the development of spintronic devices. Binary transition metal oxides are reference compounds for the understanding of properties in more complex oxides. The extend of interface reactions in the multilayer system, the influence of the reduced dimensions and the interface stress on the properties are the important questions to be answered. The examination was carried out with several techniques such as photoelectron spectroscopy (PES, XPS), photoelectron diffraction (PED, XPD), polarisation-dependent X-ray absorption spectroscopy (XAS, NEXAFS), electron diffraction (LEED) and theoretical calculations.