A spin-polarized scanning tunneling microscopy and spectroscopy study of individual nanoscale particles grown on copper surfaces

Abstract

In dieser Arbeit werden die elektronischen und magnetischen Eigenschaften von nanoskopischen Partikeln, welche auf Kupferoberflächen gewachsen werden, mittels spinpolarisierter Rastertunnelmikroskopie (spin-STM) und –spektroskopie (spin-STS) bei tiefen Temperaturen und in großen Magnetfeldern untersucht. Im ersten Teil der Arbeit werden die Effekte des Elektronen Confinement innerhalb eines Streifens von Cu Atomen auf Cu(111) und innerhalb einzelner Co Inseln auf Cu(111) untersucht. Das Confinement führt zu einer Quantisierung der Dispersionsrelationen der beteiligten Oberflächenzustände. In dieser Arbeit wird ein neuer Zugang zu spin-STM Messungen vorgestellt, welcher auf spektroskopischen Messungen in externen Magnetfeldern basiert. Diese neue Methode erlaubt es, Aussagen über die magnetische Konfiguration der STM Spitze zu treffen, welche unabdingbar für das Verständnis von spin-STM Messungen sind. Dieser neue Ansatz erlaubt erstmalig die Untersuchung des magnetischen Umschaltens einzelner, gut charakterisierter Nanopartikel am Beispiel von Co Inseln auf Cu(111). Es wird gezeigt, dass der Umschaltprozess, im Gegensatz zu früheren Annahmen, möglicherweise nicht kohärent abläuft. Im zweiten Teil wird der erste experimentelle Nachweis einer räumlichen Modulation der Spinpolarisation innerhalb einer einzelnen Co Insel präsentiert. Im letzten Teil der Arbeit wird die erste Untersuchung der elektronischen Eigenschaften von Cu(110)-p(2x3)N (Cu3N) und Co Nanodrähten auf Cu3N vorgestellt. Unsere Ergebnisse deuten auf eine unerwartet starke elektronische Kopplung zwischen dem Cu3N Substrat und den Co Nanodrähten hin.