Doktorarbeit_Mairoser.pdf - OPUS - Universität Augsburg

2.3. Charakterisierung dünner Filme
In den Abbildungen 2.14 (b) bis (d) sind typische Interferenzmuster gezeigt, wie sie bei
Reflektometrie-Experimenten mit mindestens zwei Grenzflächen auftreten. Hier wird
auch der Einfluss der Rauigkeit deutlich. So ist ein stärkerer Abfall der Intensität zu
verzeichnen und die Kurvenformen ändern sich.
Reflektometrie-Messungen wurden im Rahmen meiner Doktorarbeit zum einen mit
Neutronen mithilfe des Sputtersystems zur in situ Neutronen-Reflektometrie durchgeführt.
Zum anderen wurden auch an EuO-Filmen Röntgen-Reflektometrie-Messungen
getätigt. Für die jeweiligen Auswertungen wurden die Programme Parratt32 [95] und
plot.py [96] genutzt, welche vom Parratt-Algorithmus Gebrauch machen.
Um selbst Reflektometrie-Messungen durchführen zu können, musste zuerst ein Probenhalter
für das am Lehrstuhl vorhandene Philips X’Pert Diffraktometer gebaut werden.
Dieses ist in der vorhandenen Konfiguration nicht für Reflektometrie-Messungen
geeignet, da die Probenhöhe nicht variiert werden kann. Um diese Untersuchungsmethode
trotzdem anwenden zu können, wurde ein Probenhalter aus einem Lineartisch
gebaut, der über einen Gleichstrom-Getriebe-Motor bewegt werden kann (Abbildung
2.15 (a)). Da die Höheneinstellung sehr präzise sein muss, wurde der Motor über
ein zusätzliches Getriebe weiter untersetzt, sodass eine Drehzahl von weniger als 2
Umdrehungen pro Minute bei 12 V erreicht wird. Somit kann über das Einstellen
der Spannung an einem Netzteil die Probe in der Höhe verfahren werden. Durch die
Beobachtung des Primärstrahls bei einem Winkel 2θ = 0 lässt sich die Probenhöhe
so anpassen, dass sich die Intensität halbiert. 16 Im Anschluss kann ω maximiert
werden und erneut die Intensität mithilfe des Motors angepasst werden. Nach iterativen
Wiederholungen ist die Probe justiert, sodass die Reflektivität gemessen werden
kann. Abbildung 2.15 (b) zeigt zwei Reflektometriekurven derselben Probe, wie sie von
Dr. Arthur Glavic am Forschungszentrum Jülich an einem Bruker D8 bzw. mit dem
oben beschriebenen Messaufbau am Philips X’Pert in Augsburg gemessen wurden.
Durch die nahezu identischen Messkurven wurde die Funktionalität des Messaufbaus
gezeigt.
2.3.3. SQUID-Magnetometrie
Mit der Superconducting-Quantum-Interference-Device-Magnetometrie (SQUID) lassen
sich sehr kleine magnetische Momente präzise vermessen (Detektion von Bruchteilen
des elementaren Flussquants [97]). Die Methode ist somit geeignet, um die
magnetischen Eigenschaften von sehr dünnen Filmen zu untersuchen. Im Quantum
Design MPMS-5S SQUID-Magnetometer [98] wird das magnetische Moment von zwei
gegenläufig geschalteten Spulen detektiert (sog. Gradiometer), die an einen SQUID
angeschlossen sind. Die in einem Strohhalm fixierte Probe wird durch die beiden
Spulen bewegt, sodass aus der Änderung des magnetischen Flusses das magnetische
Moment bestimmt wird.
16 Durch eine entsprechende feste Blende wird der Strahl so weit eingeschränkt, dass er nur die Probe
beleuchtet.
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