Messung von atomar aufgelöstem EMCD an Ferrimagneten mittels Elektronenvortexstrahlen

• Antragsteller: Dr. Darius Pohl
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 504660779

Elektronenvortexstrahlen besitzen ein diskretes Bahndrehmoment L, welches durch ihre in der azimutal Ebene von 0 auf ein Vielfaches von 2Pi ansteigende Phase bestimmt ist. Inelastische Streusimulationen zeigen, dass sich bei Wechselwirkung des Elektronenvortexstrahls mit einer magnetischen Probe ein dichroisches Energieverlustspektrum (EMCD) ergibt. Moderne Transmissionselektronenmikroskope ermöglichen mittels Korrektur der sphärischen Aberration der Objektivlinse eine Fokussierung des Elektronenstrahls auf atomare Ebene sowie die Messung lokaler Energieverlustspektren (EELS). Somit ermöglicht die Erzeugung von Elektronenvortexstrahlen in „state-of-the-art“ Elektronenmikroskopen die magnetische Messung mit atomarer Auflösung. Leider scheiterte bisher die experimentelle Vermessung des dichroischen Signals am geringen Signal-zu-Rausch Verhältnis (SNR) des gemessenen Verlustspektrums. Ziel dieses Projektes ist es daher, das SNR einerseits methodisch durch Verbesserung der Reinheit und der räumlichen Kohärenz der erzeugten Elektronenvortexstrahlen, sowie mittels Verwendung eines Detektors mit höherer Quantenausbeute zu erhöhen. Andererseits soll auf der Materialseite das SNR durch die Verwendung von Ferrimagneten mit hohen lokalen magnetischen Momenten optimiert werden. Hierdurch kann ein fundamentales Verständnis dafür gewonnen werden, wie Elektronenvortexstrahlen mit hoher räumlicher Kohärenz und Reinheit erzeugt werden können und welche Materialeigenschaften großen Einfluss auf das SNR der Spektren und damit die Messung eines atomaren EMCD Signals besitzen. Ein hohes SNR ist damit der Schlüssel für ein erfolgreiches „proof-of-concept“ Experiment für atomares EMCD mit Elektronenvortexstrahlen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen