Doktorarbeit_Mairoser.pdf - OPUS - Universität Augsburg

11. Zusammenfassung
11.1. In situ Neutronen-Reflektometrie
Im Rahmen meiner Doktorarbeit wurde ein Sputtersystem, das die in situ Analyse
gesputterter Filme mittels Neutronen-Reflektometrie erlaubt, in Zusammenarbeit mit
Mitarbeitern vom Lehrstuhl für Experimentalphysik VI, der TU München und dem
Helmholtz-Zentrum Geesthacht in Betrieb genommen. Hierfür wurde von mir u. a.
eine Software in LabView erstellt, mit der das gesamte System ferngesteuert werden
kann. Dadurch wurde auch der sichere Betrieb durch das Verhindern von Kollisionen
fahrbarer Elemente garantiert. Weiterhin wurden die Systemeigenschaften anhand des
Wachstums diverser Filme charakterisiert. Nach der Inbetriebnahme und Charakterisierung
des Systems in Augsburg, wurde die komplette Anlage an die Beamline
REFSANS an den FRM II in Garching verbracht. In einer ersten Strahlzeit konnte
die Funktionalität der in situ Neutronen-Reflektometrie anhand des Wachstums von
Ni-Cr-Multilagen erfolgreich demonstriert werden.
Im Rahmen dieser ersten Messzeit sind Verbesserungsmöglichkeiten identifiziert worden,
die im Anschluss daran anhand der mit den Kooperationspartnern vereinbarten
Designvorgaben umgesetzt wurden. So entwickelten Dr. habil. Andreas Schmehl und
Dipl. Ing. (FH) Alexander Herrnberger mit meiner Unterstützung ein Helmholtz-Spulenpaar
zur Aufmagnetisierung der Proben sowie ein Führungsfeld für polarisierte
Neutronen. Weiterhin wurde je ein Blendensystem vor und nach der Probe zur genauen
Definition des Neutronenstrahls gebaut, wobei ersteres in situ ausgeführt ist.
Mithilfe von Encodern konnte das Auslesen der exakten Positionen der Probenhöhe
(z-Richtung) und des Einfallswinkels (θ-Achse) ermöglicht werden, sodass die für
die Neutronen-Reflektometrie nötige Genauigkeit in der Probenpositionierung sicher
erreicht wird. Die Einbindung der zusätzlichen Komponenten in die Software bzw.
die durch die Umbaumaßnahmen nötigen Änderungen daran, wurden von mir ausgeführt.
Weiterhin erlaubt die von mir etablierte direkte Kommunikationsmöglichkeit
zwischen den Steuerrechnern des Sputtersystems und der Beamline einen effizienten
Messbetrieb.
Als erstes aktuelles Forschungsthema wurde mittels der in situ Neutronen-Reflektometrie
die magnetische Ordnung dünner Eisenschichten untersucht. Bei sehr geringen
Filmdicken wird beim Wachstum auf Kupfersubstraten die Bildung von γ-Eisen erwartet.
Bei dieser sonst nur oberhalb von 912 ◦ C stabilen Modifikation liegt die fcc-
Struktur vor, während Eisen bei Raumtemperatur in der bcc-Struktur kristallisiert.
173