Scanning Tunneling Spectroscopy of Magnetic Bulk Impurities: From a Single Kondo Atom Towards a Coupled System

ناخالصی های مغناطیسی در یک فلز میزبان غیر مغناطیسی به طور فعال در فیزیک ماده متراکم در دهه های اخیر مورد بررسی قرار گرفته است. از هر دو دیدگاه بنیادی و کاربردی، این سیستم‌ها بسیار جالب هستند زیرا می‌توانند همبستگی‌های الکترونیکی قوی را نشان دهند که باعث پدید آمدن پدیده‌های شگفت‌انگیز مختلف فراتر از تصویر تک ذره می‌شود. تاکنون درک ما از فرآیندهای اساسی به دلیل مشکلات موجود در اندازه‌گیری این سیستم‌ها در مقیاس میکروسکوپی محدود است. میکروسکوپ تونلی روبشی (STM) و طیف‌سنجی (STS) با کنترل منحصربه‌فرد خود، امکان بررسی پدیده‌هایی را که در مقیاس‌های طول و انرژی بسیار کوچک رخ می‌دهند را فراهم می‌کند. در اینجا، تک اتم های آهن مغناطیسی و کبالت تعبیه شده در زیر سطح فلز با استفاده از این تکنیک ها مورد بررسی قرار می گیرند. به طور خاص، انتقال از فیزیک کوندو یک ناخالصی به دو ناخالصی متقابل در فضای واقعی مورد مطالعه قرار می‌گیرد. این پایان نامه حاوی توضیحات جامعی از تکنیک STM/STS، ناخالصی های زیرسطحی، و همچنین فیزیک کوندو تک و دو ناخالصی است - و به این ترتیب مقدمه ای ارزشمند برای تازه واردان در این زمینه ارائه می دهد.

Magnetic impurities in a non-magnetic host metal have been actively explored in condensed matter physics in recent last decades. From both fundamental and applied viewpoints these systems are very interesting because they can exhibit strong electronic correlations that give rise to various fascinating phenomena beyond the single particle picture. Up to now our understanding of the underlying processes remains limited due to difficulties involved in measuring these systems on a microscopic scale. With their unique control, scanning tunneling microscopy (STM) and spectroscopy (STS) allow for the first time investigations of phenomena occurring on very small length and energy scales. Here, single magnetic iron and cobalt atoms embedded beneath a metal surface are investigated using these techniques. In particular, the transition from single impurity Kondo physics to two interacting impurities is studied in real space. This thesis contains a comprehensive description of the STM /STS technique, sub-surface impurities, as well as single- and two-impurity Kondo physics - and as such offers a valuable introduction to newcomers to the field.