Stellenangebote (Bachelor, Master, Lehramt, Promotion)
Bachelor und Master Arbeiten:
Doktorand/innen und Postdoc Stellen:
B.Sc./M.Sc.: Magnetismus von Hochentropielegierungen
(Kontakt: Prof. Dr. M. Farle, Dr. Natalia Shkodich)
Das Ziel dieser Arbeit ist die Identifikation, Synthese und Optimierung von Partikeln aus magnetischen Hoch-Entropie-Legierungen (magHEA) unter Nutzung der Hochleistungs-Kugelmühle (HEBM) sowie die Analyse ihrer Eigenschaften nach verschiedenen Verschmelzungsverfahren. Das Bild zeigt die chemische Elementverteilung einer HEA (CoCrFeNiGa). Solche Legierungen haben sehr interessante sekundäre Funktionalitäten und werden für zukünftige Anwendungen in der magnetischen Kühlung und in Permanentmagneten diskutiert. Die Forschung ist eng verbunden mit unserer Arbeit in den Projekten A04 (CRC 270) und FA 209/27-1 und verbindet die Ausbildung in der nanoskaligen Analyse der chemischen Zusammensetzung und Kristallstruktur mittels Transmissionselektronenmikroskopie und Rasterelektronenspektroskopie mit einer integrierten magnetischen Charakterisierung.
Masterarbeit Physik/Nanoengineering
(Kontakt: Prof. Dr. U. Wiedwald)
Two-dimensional (2D) transition metal carbides or nitrides – so called MXenes – have been recently discovered and have already shown a fascinating variety of electronic, optical, and mechanical properties. In the proposed thesis, you will synthesize 2D MXenes of various chemical composition using selective chemical etching to introduce magnetic properties to 2D structures. The produced 2D materials will be structurally and magnetically characterized (XRD, AFM, SEM, TEM, FMR, magnetometry) at the University of Duisburg-Essen and within national and international collaborations.
B.Sc./M.Sc.: Messung von Trägheitseffekten (Nutation) in der Spindynamik
(Kontakt: Dr. A. Semisalova, Prof. Dr. Michael Farle)
Trägheitseffekte führen zu einem "Wackeln" der Erdachse – genannt Nutation. In der Spindynamik wurden ähnliche Trägheitseffekte vorhergesagt und kürzlich beobachtet [1,2]. In dieser Arbeit haben Sie die Möglichkeit, zu den experimentellen Untersuchungen beizutragen, in denen dieser Effekt mittels Mikrowellenspektroskopie/THz-Spektroskopie in magnetischen Nanostrukturen untersucht werden.
[1] Neeraj, K., N. Awari, et al, Inertial spin dynamics in ferromagnets. Nature Physics 17(2) (2021) 245.
[2] Cherkasskii,, M, et al. , Nutation resonance in ferromagnets. Physical Review B 102(18) (2020) 184432.
BA/MA Thesis offer: Magnetism and Spin Dynamics in 2D materials
(Kontakt: Dr. A. Semisalova, Prof. Dr. U. Wiedwald)
Novel room temperature 2D materials have been theoretically predicted, and first experimental evidence for their existence has been obtained. In this thesis you will investigate 2D materials with microwave spectroscopy, magnetometry, and atomic/magnetic force microscopy.
Wiemeler, J., et al., Appl. Phys. Lett. (2024).
In an alternative approach 2D films will be grown and characterized in UHV.
Bhagat, B., et al AIP Advances 10(7) (2020) 075219.
Contact: Dr. Anna Semisalova, Dr. Ulf Wiedwald
Spinpumpen and Spin-Ladungs-Umwandlung in epitaktischen Heterostrukturen
(Kontakt: Dr. A. Semisalova, Prof. Dr. Michael Farle)
Dieses Projekt beinhaltet die Herstellung und Untersuchung hochwertiger epitaktischer Dünnschicht-Heterostrukturen auf Basis ferromagnetischer 3d- und paramagnetischer 4d- und 5d-Metalle, die in Spintronik-Bauelementen für das Spinpumpen und die Spin-Ladungs-Umwandlung eingesetzt werden können. Sie lernen den Umgang mit einer Ultrahochvakuumkammer (bis zu 10-11 mbar), die Abscheidung von dünnen Schichten mittels Molekularstrahlepitaxie und die Durchführung von in-situ-Analysen mittels Augerelektronenspektroskopie (AES) und niederenergetische Elektronenbeugung (LEED). Außerdem lernen Sie die Grundlagen der Spindynamik und Mikrowellenabsorption unter Verwendung eines Aufbaus zur Messung der ferromagnetischen Resonanz kennen. Sie werden auch an Studien teilnehmen, bei denen fortgeschrittene Strukturuntersuchungen wie Transmissionselektronenmikroskopie und Röntgenabsorption eingesetzt werden, um den Zusammenhang zwischen Grenzflächenarchitektur und Spinpump-Effizienz aufzudecken.
Beispielvideo: LEED mit GaAs(110), Copyright: J. Wiemeler
Kollaboration: Ernst Ruska-Centre for Microscopy and Spectroscopy with Electrons (ER-C, FZ Jülich), European Synchrotron Radiation Facility (ESRF, Grenoble)
Quellen:
- Wiemeler et al., Appl. Phys. Lett. 2024 [https://doi.org/10.1063/5.0204395]
- Bhagat et al., AIP Advances 2020 [https://doi.org/10.1063/5.0004261]
Trägheitseffekte in der Magnetisierungsdynamik
(Kontakt: Dr. A. Semisalova, Prof. Dr. Michael Farle)
In dieser Arbeit haben Sie die Möglichkeit, an experimentellen Untersuchungen zu Trägheitseffekten in der Spindynamik mitzuwirken, darunter auch zur Nutation, dem „Wackeln” des magnetischen Moments, das in Ferromagneten im Sub-THz-Frequenzbereich auftritt. Mithilfe der neu entwickelten Hochfrequenz-/Hochfeld-Breitband-Ferromagnetresonanzanlage und einer theoretischen Modellierung werden Sie an unseren Untersuchungen dieser Effekte in magnetischen Nanostrukturen mittels Mikrowellenspektroskopie/THz-Spektroskopie mitwirken.
Kollaboration: AG Weimann (UDE), Ecole Polytechnique (Paris/Palaiseau), SPINTEC (Grenoble)
Quellen:
- Wiemeler et al., Phys. Rev. B 2025 https://doi.org/10.1103/dhk6-78tt
- Cherkasskii et al., Phys. Rev. B 2022 https://doi.org/10.1103/PhysRevB.106.054428
- Neeraj et al. Nature Physics 2021 https://doi.org/10.1038/s41567-020-01040-y
Spindynamik in 2D-Materialien - TMPS3
(Kontakt: Dr. A. Semisalova, Prof. Dr. Michael Farle)
In diesem Projekt untersuchen Sie die Spindynamik und Elektronenspinresonanz sowie ferro- und antiferromagnetische Resonanz in den 2D-van-der-Waals-Materialien TMPS3 und TMPS4 (TM=Cr, Fe, Ni, Mn), die durch chemische Gasphasenabscheidung synthetisiert wurden. Ziel des Projekts ist es, eine Korrelation zwischen der Hochfrequenz-Magnetisierungresonanz und der Dimensionalität dieser Materialien herzustellen sowie Anisotropie, Kopplung und magnetische Phasenübergänge, einschließlich metastabiler Zustände, die durch Magnetfelder angetrieben werden, zu untersuchen. Sie werden Magnetometrie, kavitätsbasierte und breitbandige ferromagnetische Resonanz, Rasterkraftmikroskopie, Rasterelektronenmikroskopie und energiedispersive Röntgenspektroskopie (EDX) einsetzen. Für die Untersuchung einzelner Mikroflocken werden Sie eine einzigartige ferromagnetische Resonanzanordnung mit Mikroresonator (microFMR, uFMR) verwenden, die gemeinsam mit der AG Farle entwickelt und kürzlich optimiert wurde.
Kollaboration: NTU Singapore, AG Bacher (UDE)
Magnetische Phasenübergänge in dünnen Schichten und Nanostrukturen
(Kontakt: Dr. A. Semisalova, Prof. Dr. Michael Farle)
Hier werden Sie mithilfe einer Magnetron-Sputter-Abscheidungsanlage dünne Schichten und Mehrfachschichten auf Fe-Basis herstellen und deren Struktur und Magnetismus untersuchen. Der Schwerpunkt des Projekts liegt auf der Spindynamik und Mikrowellenabsorption beim magnetischen Phasenübergang sowie der Korrelation von Spinfluktuationen mit dem magnetokalorischen Effekt und dem Spinpumpen.
Kollaboration: Uni Münster
Für Lehramtsstudenten oder student. Hilfskräfte ohne abgeschlossenes Physikstudium:Weiterentwicklung der Demo-Experimente für Quantenphänomene - Stern-Gerlach Apparatur (Phywe) and Quanten-Koffer (qutools)
(Kontakt: Dr. A. Semisalova)
In diesem Projekt haben Sie die Möglichkeit, zur Weiterentwicklung von zwei bestehenden Versuchsaufbauten beizutragen, die für Bildungszwecke und zur Demonstration grundlegender Quantenphänomene konzipiert wurden. Die Stern-Gerlach-Apparatur basiert auf einer Vakuumkammer, die mit einer Kalium-Ofenquelle, einem magnetischen Analysator und einem Langmuir-Taylor-Detektor ausgestattet ist und dient zur Visualisierung des berühmten Stern-Gerlach-Experiments zur Quantisierung der räumlichen Ausrichtung des Drehimpulses. Der Quanten-Koffer ist ein einzigartiger tragbarer „Koffer”-Aufbau zur Demonstration von Quantenphotonik-Effekten unter Verwendung einer Photonenquelle. Ihre Arbeit umfasst die Konzeption der weiterentwickelten Experimente unter Verwendung eines dieser Werkzeuge.
Kollaboration: PHYWE, Uni Bochum