Téma: Mágneses vékonyrétegek és modern reflektometria
Témavezeto: Deák László tudományos főmunkatárs
Intézmény: KFKI Részecske- és Magfizikai Kutatóintézet, Magfizikai Fõosztály
Cím: Budapest, XII. Konkoly Thege Miklós út 29-33.
Levélcím: 1525 Budapest P.f. 49.
Telefon 392 2760
Fax 395 9151
E-mail: deak@rmki.kfki.hu

A mikroelektronikai alkalmazásoknak köszönhetõen a mágneses vékonyrétegek
kutatása az anyagtudomány fontos terültévé vált. Mivel a reflektometria felbontása elméletileg a hullámhossz által meghatározott, a Röntgen- és (termikus) neutronreflektometria közel atomi felbontást eredményez. A reflektometria, mint optikai módszer, a törésmutatón keresztül szolgáltat információt a vizsgált rendszer mikroszkópikus tulajdonságairól. A torésmutatót közvetlenül a szóráselméletbõl származtathatjuk, hiszen a koherens elõreszárási amplitúdóval van közvetlen kapcsolatban [1,2]. Ha a szórás mágneses, akkor a reflektometria a mágneses szerkezetrõl is információt nyújt. Mivel általános esetben a szórás anizotróp, másszóval a koherens elõreszórási amplitúdó komplex 2x2-es mátrixszal irható le, anizotróp optikát kell alkalmazni.

A legismertebb, mágneses szerkezetre is érzékeny reflektrometriai módszerek a polarizációfüggõ neutronreflektometria (SPNR, Spin Polarized Neutron Reflectometry) [1,2,3], a rezonáns mágneses Röntgenszórás (XRMS, X-ray Resonant Magnetic Scattering) [4,5] és a fotonok nukleáris rezonanciaszórásán alapuló szinkrotron Mössbauer-reflektometria (SMR, Synchrotron Mossbauer Reflectometry) [6,7]. A felsorolt módszerek elméleti leirása közös optikai módszerrel történik [2], igy a felmerül optikai kérdések megválaszolása elengedhetetlen.

A legfontosabb nyitott kérdés a koherencia szerepe az SMR-ben. Az elõreszórás és a spekuláris szórás is koherens, ezért az SMR spektrumok kiértékelése rendkivül bonyolúlt. Az SMR-t leiró jelenlegi elméletek
teljesen koherens sugárzással dolgoznak, ugyanakkor a tapasztalatok szerint a spektrumok leirasához koherens és inkoherens összegzés egyaránt szükséges. Az elõreszórás esetében a transzverzális koherenciahossz koncepcióján alapuló vizsgálat ugyan történt [8], de a reflektometriában még nincs kielégitõ leirás.

Ugyancsak fontos tisztázandó feladatok merülnek fel a mintákkal kapcsolatban. A jelenlegi mintapreparációs eljárásokkal korántsem tökéletes (azaz laterálisan homogén, határott határfelülettel rendelkezõ) vékonyrétegeket kapunk. A határfelületek érdessége jelentõsen befolyásolja a reflektometriai spektrumokat. Optikailag anizotróp közegek esetén ennek általános figyelembevétele még nem megoldott, csak közelitõ eljárások ismertek. A különbözõ közelitések numerikus problémái mellett elméleti problémák is fellépnek, hiszen az érdesség értéke (rms surface roughness) akár a teljes rétegvastagsággal is összemérhetõ lehet.

Vannak esetek, amikor a éppen a laterális inhomogenitások képezik vizsgálataink tárgyát. Ilyen például mágneses domének esete antiferromágneses vékonyrétegekben, ahol a kialakuló domének sértik a réteges szimmetriát, feladatunk azonban ezek fizikai jellemzése. A spekuláris szórás ilyen vizsgálatokra csak korlátozottan alkalmas, a diffúz szórás alkalmazásával fontos statisztikai információkat kaphatunk. A diffúz SMR elméletének kidolgozásán csoportunk jelenleg is dolgozik.

A jelöltnek el kell sajátítania a reflektometria elméleti és kísérleti alapjait. Részt venne mérésekben és azok kiértékelésében, valamint a kiértékelési eljárások (fent már vázolt) fejlesztésében. Alkalmassá kell válnia egy nemzetközi munkacsoportban való konstruktív együttmuködésre.

Követelmények:

Szükségünk van tehát egy olyan munkatársra, aki a fenti optikai problémák megoldásában segitségünkre lehet, jártas az elektrodinamikában, az optikában és a kvantummechanikában és a szilárdtest-fizikában.

Irodalom

[1]  M. Lax, Rev. Mod. Phys. 23, 287 (1951)

[2]  L. Deak, L. Bottyan, D.L Nagy, H. Spiering,
      Physica B 297, 113 (2001)

[3]  G.P. Felcher, R.O. Hilleke, R.K. Crawford, J. Haumann, R. Kleb,
      G. Ostrowski, Rev. Sci. Instrum. 58 (1987) 609.

[4]  J.P. Hannon, G.T. Trammell, M. Blume, Doon Gibbs,
      Phys. Rev. Lett. 61, 1245 (1988)

[5]  E. Dudzik, S.S. Dhesi, H.A. Dürr, S.P. Collins, M.D. Roper,
     G. van der Laan, K. Chestnel, M. Belakhovszky, A. Marty,
     Y. Samson, Phys. Rev. B 62, 5779 (2000)

[6]  L. Deak, L. Bottyan, D.L Nagy, H. Spiering,
      Phys. Rev. B 53, 6158 (1996)

[7]  H. Spiering, L. Deak, L. Bottyan
      Hyp. Int. 126, 353 (2000)

[8]  A.Q.R. Baron, A.I. Chumakov, H.F. Grünsteudel, H. Grünsteudel,
     L. Nissen, R. Rüffer, Phys. Rev. Lett. 77, 4808 (1996)