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Please use this identifier to cite or link to this item: http://dx.doi.org/10.25673/1389
Title: First principles study of magnetic properties of nanowires on Cu surfaces
Author(s): Hashemi, Hossein
Referee(s): Hergert, Wolfram, Prof. Dr.
Kokko, Kalevi, Prof. Dr.
Ernst, Arthur, PD. Dr.
Granting Institution: Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg
Issue Date: 2015
Extent: Online-Ressource (99 Bl. = 6,14 mb)
Type: Hochschulschrift
Type: Doctoral Thesis
Exam Date: 27.01.2015
Language: English
Publisher: Universitäts- und Landesbibliothek Sachsen-Anhalt
URN: urn:nbn:de:gbv:3:4-13660
Subjects: Online-Publikation
Hochschulschrift
Abstract: Ziel dieser Arbeit ist die Untersuchung struktureller, elektronischer und magnetischer Eigenschaften eindimensionaler (1D) metallischer Nanostrukturen auf metallischen Substraten. Eindimensionale Übergangsmetall- (TM-) Nanodrähte vom Durchmesser eines Atoms können auf einer stufenförmigen Cu(111)-Oberfläche fabriziert werden. Als Vorlage dient eine Fe-Kette in, welche im Abstand von einem Cu-Atom von der oberen Kante der ein Atom hohen Stufe in die Oberfläche eingebettet ist. Auf dieser wird Kette wiederum wird ein Draht aus 3d TM-Atomen von Sc bis Ni erstellt. Dichtefunktionaltheorie (DFT) wird verwendet, um die magnetischen Grundzustände solcher TM-Fe-Drähte zu berechnen und deren magnetischen Eigenschaften zu beschreiben. Die Drähte weisen verschiedene magnetische Merkmale auf, sind jedoch durchgängig durch hohe lokale magnetische Moment charakterisiert. Durch Verwendung von Mn, Fe, Co und Ni erhält man ferromagnetische Strukturen und im Falle von Cr antiferromagnetische. Mittels nicht-kollinearer DFT werden Austauschparameter berechnet. Ebenso werden magnetische Anisotropieenergien der TM-Fe-Drähte, darunter magnetokristalline und Formanisotropie, unter Berücksichtigung von Spin-Orbit-Wechselwirkung sowohl für eingebettete als auch freistehende TM-Fe-Drähte bestimmt. Mit Hilfe von Monte-Carlo-Simulationen wird unter Verwendung eines klassischen Heisenberg-Modells das Verhalten der betrachteten Systeme bei endlichen Temperaturen untersucht.
The objective of this thesis is to investigate structural, electronic and magnetic properties of the one-dimensional (1D) metallic nanostructures on metallic substrate. One-dimensional transition-metal TM nanowires of single atom width can be formed on a stepped Cu(111) surface. The basic template is an embedded Fe chain at one-atom distance away from the upper edge of the monatomic surface step. Chains, consisting of 3dTM atoms from Sc to Ni can be formed on top of the embedded Fe chain. Density functional theory is applied to calculate the magnetic ground state and to describe the magnetic properties of such TM-Fe wires. The wires form different magnetic structures but are all characterized by a high local magnetic moment. Ferromagnetic Mn, Fe, Co, and Ni as well as antiferromagnetic structures Cr might be achieved using the embedded Fe wire near the step as a template. Exchange parameters are extracted from the non-collinear DFT calculations. DFT calculations including spin–orbit coupling (SOC) are performed to calculate the magnetic anisotropy energies, including magnetocrystalline and shape anisotropies of TM-Fe wires in both isolated and deposited cases. A classical anisotropic Heisenberg model is used in Monte Carlo simulations to study finite temperature effects.
URI: https://opendata.uni-halle.de//handle/1981185920/8160
http://dx.doi.org/10.25673/1389
Open Access: Open access publication
Appears in Collections:Physik

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