Trockener Split-Pair-Magnetkryostat mit optischen Zugängen und automatisierter Probenrotation

• Fachliche Zuordnung: Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung in 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 531527874

Experimente in großen magnetischen Feldern und bei tiefen Temperaturen sind für die Erforschung von magnetischen dünnen Filmen und Heterostrukturen von grundlegender Bedeutung. Das hier beantragte trockene Magnetkryostatsystem mit supraleitendem Split-Pair-Magnet, variable temperature insert und optischen Zugängen wollen wir nutzen, um spin-kaloritronische Transportphänomene, Magnetisierungsdynamik und Magnetisierungsdämpfung, magneto-optische Effekte sowie Spinfluktuationsphänomene als Funktion von Magnetfeldstärke, Magnetfeldrichtung und Temperatur zu untersuchen. Ein Schlüsselmerkmal des Geräts ist der trockene, d.h. in sich abgeschlossene Kühlkreislauf, der das Nachfüllen von kryogenen Flüssigkeiten obsolet macht und damit ununterbrochene, hochempfindliche Messungen über mehrere Tage oder sogar Wochen hinweg erlaubt. Ein zweites Schlüsselmerkmal ist der Ansatz, den gesamten Probenstab vollautomatisch um die vertikale Kryostatachse zu drehen. Das ermöglich es, die Orientierung des horizontalen Magnetfelds relativ zur Probe computergesteuert einzustellen und so bei konstanter Magnetfeldstärke „winkelabhängige“ Messdaten (d.h. Daten als Funktion des Winkels zwischen Probe und Magnetfeld) systematisch und reproduzierbar aufzunehmen. Dabei ist die Probe starr auf dem drehbaren Messstab montiert. Sie kann daher bestmöglich thermisch stabilisiert und elektrisch kontaktiert werden – eine wichtige Voraussetzung für die geplanten hoch-empfindlichen Transport- und Fluktuationsexperimente genauso wie für breitbandige Spindynamikmessungen. Dazuhin erlauben optische Fenster das Einkoppeln von Laserlicht in der horizontalen Ebene, parallel und senkrecht zum Magnetfeld. Neben magneto-optischen Experimenten wird damit insbesondere auch die Erzeugung von lokalen Temperaturgradienten durch fokussierte Laserstrahlung möglich. Insgesamt ist das hier beantragte Magnetkryostatsystem daher für die laufenden und geplanten Forschungsarbeiten ideal geeignet, z.B. für die quantitative Untersuchung von spinkaloritronischen Effekten wie dem anomalen Hall- und Nernsteffekt in altermagnetischen bzw. antiferromagnetischen Dünnfilmen entlang verschiedener Kristallrichtungen, die Messung von Spin bzw. Magnonenströmen in magnetischen Granat- oder Orthoferritproben über einen magnetischen Phasenübergang hinweg, oder die Untersuchung von Magnetisierungsdynamik und magnetischer Anisotropie in magnetischen Filmen und Heterostrukturen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Trockener Split-Pair-Magnetkryostat mit optischen Zugängen und automatisierter Probenrotation
• Gerätegruppe: 8550 Spezielle Kryostaten (für tiefste Temperaturen)
• Antragstellende Institution: Universität Konstanz
• Leiter: Professor Dr. Sebastian Gönnenwein