Charakterisierung künstlicher magnetischer Streufeldlandschaften

Austauschverschobene magnetische Dünnschichtsysteme zeichnen sich durch eine räumlich gerichtete Fixierung der Magnetisierung des Ferromagneten in Abwesenheit externer Magnetfelder aus. Durch lokale Energiezufuhr mittels eines Heliumionenstrahls in Anwesenheit eines äußeren Magnetfelds kann die  als unidirektionale Anisotropie bezeichnete „Fixierung“ jedoch gezielt in Stärke und Richtung beeinflusst werden. Dadurch ergeben sich Möglichkeiten, um Übergangsbereiche zwischen benachbarten Domänen, sog. Domänenwände und die damit verbundenen magnetischen Streufeldlandschaften maßzuschneidern.

Gemessenes Streufeldsignal für unterschiedliche Domänenkonfigurationen, d.h. relative Ausrichtungen der Magnetisierungen in benachbarten Domänen.

In Analogie zu Stabmagneten können in den Domänenwänden von künstlichen mikromagnetischen Domänenstrukuren in lokal begrenzten Bereichen unkompensierte magnetostatische Ladungen auftreten. Dadurch werden außerhalb der Dünnschicht magnetische Streufelder generiert, die sich jedoch nur über einen Abstandsbereich von wenigen Mikrometern zur Domänenwand merklich ausbreiten. Um die magnetischen Streufelder in geringem Abstand zur Probe räumlich hochaufgelöst charakterisieren zu können, werden spezielle experimentelle Verfahrenstechniken benötigt. In Zusammenarbeit mit Prof. Dr. Manfred Albrecht (Universität Augsburg) und Prof. Dr. Thomas Schrefl (Donau Universität Krems) ist es kürzlich gelungen, die Streufelder mittels eines hochempfindlichen Tunnelmagnetowiderstandsensors mit Nanometerauflösung zu vermessen.

Durch Vergleich mit mikromagnetischen Simulationen konnte gezeigt werden, dass die Streufeldlandschaften gezielt durch den Herstellungsprozess maßgeschneidert werden können und zudem ein unterschiedliches Ansprechverhalten gegenüber äußeren Magnetfeldern aufweisen.


Mitin et al. Nanotechnologie 29 355708 (2018)
DOI: https://doi.org/10.1088/1361-6528/aacb67

Dr. Dennis Holzinger  @ AGE – Funktionale dünne Schichten