Nanofokus-Röntgenstreuung an komplex magnetoelektrischen Mikrokompositen

Komplex magnetoelektrische Mikrokomposite aus kristallinen Mikronadeln aus dem piezoelektrischen Metalloxid Zinkoxid mit einer amorphen magnetostriktiven (Fe90Co10)78Si12B10 Beschichtung werden uber Rontgenstreumethoden charakterisiert. Das Ziel der Studien ist die Bestimmung der mechanischen Wechselwirkung zwischen piezoelektrischer und magnetostriktiver Komponente an der geteilten Grenzflache. Der Beschichtungsprozess fuhrt zu einer intrinsischen Deformation im ZnO in der Grosenordnung 1E-4. Die Kristallstruktur an der Grenzflache wird uber nanofokussierte Synchrotronstrahlung lokal in der Grosenordnung des Strahls mit bis zu 200 nm abgerastert. So werden Deformationsprofile der ZnO Kristallstruktur erzeugt. Die Kopplung der magnetostriktiven Schicht mit der piezoelektrischen Phase kann in situ uber Anlegung externer Magnetfelder untersucht werden, indem die im ZnO Kristall induzierten magnetischen Deformationen gemessen werden. Die magnetfeldinduzierte Deformation liegt im 1E-5 Bereich. Der Betrag der intrinsischen und magnetfeldinduzierten Deformation steigt exponentiell mit sinkendem Nadeldurchmesser. Abbildungsmethoden basierend auf koharenter Rontgenstreuung erlauben die Rekonstruktion des Kristalls und dessen Kristallstrukturdeformationen in nm-Auflosung. Die Analyse der amorphen Schicht erfolgt uber die Methoden der Klein- und Weitwinkelrontgenstreuung in Kombination mit den Abbildungsmethoden der Rasterelektronenmikroskopie und der magnetooptischen Kerr-Effekt Mikroskopie. Letztere dient zur Bestimmung der magnetischen Anisotropierichtung und der Magnetisierung. Die Rontgenstreumethoden beschreiben die Struktur der amorphen Schicht. Das Eisen der Beschichtung erzeugt eine charakteristische Pulverstreuung mit Kristallitgrosen um 6 nm. Die Kleinwinkelstreuung weist auf eine zusatzliche Oxidschicht hin. Das Eisen aus der Legierung scheint mit Schichtdicken zwischen 1 und 15 nm an der geteilten Grenzflache zu oxidieren.