Magnetooptik in Lanthaniden

Title and Contents 1 Introduction 3 2 Theoretical Considerations 7 3 Experimental Procedures 25 4 MOKE in the Visible-Light Region 35 5 MOKE in the Soft-X-Ray Region (XMOKE) 55 6 Discussion: MOKE versus XMOKE 77 7 Summary and Outlook 81 Bibliography 83 Appendix, Acknowledgements, Publications 93In the visible-light region magneto optical Kerr measurements are affected by the thermal contraction of the crystal lattice. In lanthanides the magnetization-induced contraction (magnetostriction) is of the same order as the thermal contraction. In this work the temperature dependence of magneto optical Kerr measurements has been used to study magnetostriction effects. Magneto-optical methods in the visible-light region generally lack element specificity. Using soft x-rays tuned to the transition energies of deeper lying core-levels, it is possible to sense the magnetization of one particular element within a compound. Magneto-optics with x-rays (XMOKE) thus give access to measurements of element-specific magnetic hysteresis. In this work the element specificity of XMOKE has been demonstrated on a Gd/Y/Tb trilayer. If the wavelength of the probing light and the characteristic dimensions of the studied system are of comparable size, interference effects can play an important role. The absorptive imaginary part and the dispersive real part of the dielectric constant that characterizes the optical behavior are related by the Kramers-Kronig transformation. Starting from experimental absorption data, the optical reflectivity in the soft x-ray region was calculated at the M4,5 and N4,5 absorption threshold of Gd.Im Bereich des sichtbaren Lichts werden magnetooptisch Messungen an Metallen von der thermischen Kontraktion des Kristallgitters beeinflusst. In Lanthanidmetallen ist die von der Magnetisierung induzierte Volumenänderung (Magnetostriktion) und die thermische Kontraktion von gleicher Größenordnung. In dieser Arbeit wurde die Temperaturabhängigkeit der Kerr Messung zur Untersuchung von Magnetostriktionseffekten verwendet. In magnetischen Verbundstoffen (z.B. Speichermedien) zeigen die einzelnen Komponenten bisweilen sehr unterschiedliches magnetisches Verhalten. Mit Röntgenlicht können stärker gebundene Elektronen aus tiefer liegenden Schalen angeregt werden. Solche Anregungen sind elementspezifisch und ihr magnetischer Kontrast spiegelt die Magnetisierung des jeweiligen Elements wider. Reflektionsmessungen im Röntgenbereich bieten deshalb die Möglichkeit elementspezifische Hysteresen zu messen. Diese Möglichkeit wurde in der vorliegenden Arbeit am Beispiel eines Gd/Y/Tb Dreilagensystems gezeigt. Ist die Wellenlänge des Lichts vergleichbar mit den charakteristischen Dimensionen des untersuchten Systems, können Interferenzeffekte eine wichtige Rolle spielen. Der absorptive Imaginärteil und der dispersive Realteil der Dielektrizitätskonstante, welche die optischen Eigenschaften des Systems charakterisieren, sind korreliert (Kramers-Kronig Transformation). Ausgehend von experimentellen Absorptionsmessungen im weichen Röntgenbereich wurde im Rahmen dieser Arbeit die optische Reflektivität an der M4,5- und der N4,5-Absorptionskante von Gd berechnet