A study of the magnetic phase transition at the silicon surface of TbIr2Si2 using ARPES
(2025) PHYM01 20251Synchrotron Radiation Research
Department of Physics
- Abstract
- Spin-polarized two-dimensional electron states (2DES) at the silicon terminated surfaces of LnT2Si2 compounds, show promising spintronics applications due to their magnetically controllable transport properties. In this master thesis, the objective is to study TbIr2Si2 crystals, which are a member of the LnT2Si2 family, and their magnetic ordering transition. In these systems spin orbit and exchange magnetic interactions (SOI and EMI) allows for modification of the surface states. Specifically, magnetic order- ing of 4f moments is manifested as an exchange splitting of electronic surface state bands. Monitoring of how the splitting evolves with temperature for the different states present on the silicon surface generates insights to their... (More)
- Spin-polarized two-dimensional electron states (2DES) at the silicon terminated surfaces of LnT2Si2 compounds, show promising spintronics applications due to their magnetically controllable transport properties. In this master thesis, the objective is to study TbIr2Si2 crystals, which are a member of the LnT2Si2 family, and their magnetic ordering transition. In these systems spin orbit and exchange magnetic interactions (SOI and EMI) allows for modification of the surface states. Specifically, magnetic order- ing of 4f moments is manifested as an exchange splitting of electronic surface state bands. Monitoring of how the splitting evolves with temperature for the different states present on the silicon surface generates insights to their critical behavior. The three states present on the silicon surface displayed clear differences in their magnetic phase transition, specifically around the critical temperature. (Less)
- Popular Abstract (Swedish)
- Undersökning hur elektroniska tillstånd i ytlager av TbIr2Si2 kan manipuleras med temperatur.
Viktigt för utvecklingen av nya elektroniska material är möjligheten att kontrollera och justera hur elektronerna rör sig i materialet. Detta uppfylls av TbIr2Si2-kristaller. Dessa kristaller är uppbyggda av många lager av atomer bestående av de olika ämnena Terbium, Iridium och Kisel. I de översta lagren finns det elektroner vars energi-egenskaper kan kontrolleras med hjälp av att ändra temperaturen av kristallen. Hur dessa egenskaper förändras kan studeras med hjälp av att belysa ytan med ljus. Detta ljuset ger elektronerna energi så att de lämnar materialet. De elektroner som lämnar kristallen registreras av en detektor som noterar deras... (More) - Undersökning hur elektroniska tillstånd i ytlager av TbIr2Si2 kan manipuleras med temperatur.
Viktigt för utvecklingen av nya elektroniska material är möjligheten att kontrollera och justera hur elektronerna rör sig i materialet. Detta uppfylls av TbIr2Si2-kristaller. Dessa kristaller är uppbyggda av många lager av atomer bestående av de olika ämnena Terbium, Iridium och Kisel. I de översta lagren finns det elektroner vars energi-egenskaper kan kontrolleras med hjälp av att ändra temperaturen av kristallen. Hur dessa egenskaper förändras kan studeras med hjälp av att belysa ytan med ljus. Detta ljuset ger elektronerna energi så att de lämnar materialet. De elektroner som lämnar kristallen registreras av en detektor som noterar deras energi och rörelsemängd. Förändringar av energin kan då detekteras och mätas i relation till temperaturförändringar. På så sätt kan man få insikt om hur elektronernas energi kan manipuleras med hjälp av temperatur. Elektroner i ytlager förändras med temperatur som en konsekvens av att kristallens magnetiska egenskaper går från en ordnad struktur till en oordnad struktur med ökande temperatur. Den magnetiska ordningen av kristallen ger upphov till en separation av de olika elektroniska tillstånden, som beskriver vilka tillåtna energier elektronerna kan anta. Denna separation ¨ar möjlig att mäta som enenergiskillnad. Genom att mäta hur energiskillnaden förändras med temperaturen får man insikt om hur den magnetiska ordningen påverkar de elektroniska tillstånden. Kristallen är i sin helhet inte magnetisk, men på ytan förekommer magnetiska effekter. Från våra experiment var det tydligt att de olika tillstånden som befinner sig i översta lagret hos en kiselavslutad TbIr2Si2-kristall svarar olika beroende på den magnetiska ordningen. Vissa tillstånd ordnade sig i takt med kristallen, medan några reagerade långsamt. Detta tyder på att tillstånd i ytskiktet påverkas inte bara av den magnetiska ordningen, utan även av ytspecifika effekter. Våra resultat visar att det är möjligt att manipulera elektroners beteende i ytskiktet av TbIr2Si2-kristaller med hjälp av temperatur. Detta är en viktig aspekt för framtida applikationer, bland annat spinntronik där elektronensmagnetiska egenskaper används. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
http://lup.lub.lu.se/student-papers/record/9211655
- author
- Svensson, Maja LU
- supervisor
-
- Craig Polley LU
- Rainer Timm LU
- organization
- course
- PHYM01 20251
- year
- 2025
- type
- H2 - Master's Degree (Two Years)
- subject
- language
- English
- id
- 9211655
- date added to LUP
- 2025-09-05 15:45:13
- date last changed
- 2025-09-05 15:45:13
@misc{9211655,
abstract = {{Spin-polarized two-dimensional electron states (2DES) at the silicon terminated surfaces of LnT2Si2 compounds, show promising spintronics applications due to their magnetically controllable transport properties. In this master thesis, the objective is to study TbIr2Si2 crystals, which are a member of the LnT2Si2 family, and their magnetic ordering transition. In these systems spin orbit and exchange magnetic interactions (SOI and EMI) allows for modification of the surface states. Specifically, magnetic order- ing of 4f moments is manifested as an exchange splitting of electronic surface state bands. Monitoring of how the splitting evolves with temperature for the different states present on the silicon surface generates insights to their critical behavior. The three states present on the silicon surface displayed clear differences in their magnetic phase transition, specifically around the critical temperature.}},
author = {{Svensson, Maja}},
language = {{eng}},
note = {{Student Paper}},
title = {{A study of the magnetic phase transition at the silicon surface of TbIr2Si2 using ARPES}},
year = {{2025}},
}