Open Access

Stephan Leitenmeier

• Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Herstellung und Charakterisierung von magnetooptisch aktiven Granatfilmen. Es wird die Deposition dünner Filme von Bismut-Eisen-Granat (BIG) und Lutetium-Bismut-Eisen-Gallium-Granat (LBIG) auf Gadolinium-Gallium-Granat-Einkristallen (GGG) mittels Laserablation untersucht. Die synthetisierten Filme werden mittels der Methoden der Rutherford-Rückstreuspektroskopie (RBS), Röntgendiffraktometrie (XRD), Rasterelektronenmikroskopie (SEM, ESEM), Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) und Rasterkraftmikroskopie (AFM), sowie der RHEED-Elektronenbeugung untersucht. Eine wesentliche Eigenschaft der Schichten ist der Faraday-Effekt, der mit einem ausführlich beschriebenen optischen Messaufbau wellenlängenabhängig gemessen wurde. Es werden weiterhin detaillierte Untersuchungen zum Wachstum von BIG auf GGG beschrieben. Das sind zum einen in-situ RHEED-Analysen des Filmwachstums während der PLD-Abscheidung, die ein Inselwachstum von BIG auf GGG nachweisen. ZumDiese Arbeit beschäftigt sich mit der Herstellung und Charakterisierung von magnetooptisch aktiven Granatfilmen. Es wird die Deposition dünner Filme von Bismut-Eisen-Granat (BIG) und Lutetium-Bismut-Eisen-Gallium-Granat (LBIG) auf Gadolinium-Gallium-Granat-Einkristallen (GGG) mittels Laserablation untersucht. Die synthetisierten Filme werden mittels der Methoden der Rutherford-Rückstreuspektroskopie (RBS), Röntgendiffraktometrie (XRD), Rasterelektronenmikroskopie (SEM, ESEM), Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) und Rasterkraftmikroskopie (AFM), sowie der RHEED-Elektronenbeugung untersucht. Eine wesentliche Eigenschaft der Schichten ist der Faraday-Effekt, der mit einem ausführlich beschriebenen optischen Messaufbau wellenlängenabhängig gemessen wurde. Es werden weiterhin detaillierte Untersuchungen zum Wachstum von BIG auf GGG beschrieben. Das sind zum einen in-situ RHEED-Analysen des Filmwachstums während der PLD-Abscheidung, die ein Inselwachstum von BIG auf GGG nachweisen. Zum anderen wurden unter Verwendung von metallischen Targets bei der Laserablation besonders große Wachstumsinseln erzeugt, deren Geometrie und Form in Abhängigkeit von verschiedenen Substratschnitten analysiert wurde. Nach diesen Untersuchungen wächst BIG nach der Art des Inselwachstums auf den GGG Einkristallen. Die Wachstumsinseln sind dabei aus {110}-Facetten aufgebaut.…
• This dissertation is about the synthesis and characterization of magneto-optical active garnet films. The deposition of bismuth iron garnet (BIG) and lutetium bismuth iron gallium garnet (LBIG) thin films on single crystals of gadolinium gallium garnet (GGG) has been studied. The characterization of the films was done by means of Rutherford backscattering spectrometry (RBS), X-ray diffraction (XRD), environmental scanning electron microscopy (ESEM), transmission electron microscopy (TEM), atomic force microscopy (AFM) and reflection high energy electron diffraction (RHEED). An essential property of the films is the Faraday effect. The Faraday rotation and the transmission of the films were measured as a function of the wavelength with an optical setup, which is described in detail. Further detailed studies on the growth of BIG on GGG single crystals are presented. These include on the one hand in-situ RHEED studies of a growing BIG film during the deposition. Here an island growth modeThis dissertation is about the synthesis and characterization of magneto-optical active garnet films. The deposition of bismuth iron garnet (BIG) and lutetium bismuth iron gallium garnet (LBIG) thin films on single crystals of gadolinium gallium garnet (GGG) has been studied. The characterization of the films was done by means of Rutherford backscattering spectrometry (RBS), X-ray diffraction (XRD), environmental scanning electron microscopy (ESEM), transmission electron microscopy (TEM), atomic force microscopy (AFM) and reflection high energy electron diffraction (RHEED). An essential property of the films is the Faraday effect. The Faraday rotation and the transmission of the films were measured as a function of the wavelength with an optical setup, which is described in detail. Further detailed studies on the growth of BIG on GGG single crystals are presented. These include on the one hand in-situ RHEED studies of a growing BIG film during the deposition. Here an island growth mode was found for the deposition of BIG onto GGG. On the other hand, large growth islands were synthesized by the use of special deposition conditions during the laser deposition. The shapes of these islands have been studied by ESEM observations. They depend on the orientation of the substrate surface and originate from the formation of {110}-facets.…