Contact

Dr. Kilian Lenz
Research Group Head
Magnetization Dynamics
k.lenzAthzdr.de
Phone: +49 351 260 - 2435
Fax: +49 351 260 - 12435

Hybride magnetische Materialien:

Mikroskopische Ursache – makroskopische Wirkung

Gefördert durch die DFG: FA 314/3-1

 

Zusammenarbeit:

Prof. Dr. Jeffrey McCord (Universität Kiel)

Dr. Jörg Raabe (Swiss Light Source, Villigen)

Dr. Stephen McVitie (Univ. Glasgow)

Dr. Peter Fischer (Center for X-ray Optics, Advanced Light Source, Berkeley)

 

Zusammenfassung

Das Verständnis der Korrelation von künstlich erzeugten magnetischen Domänen­kon­figurationen mit effektiven magnetischen Kenngrößen, wie der Anisotropie, der Austauschkopplung und der Zwischenschicht-Austauschkopplung ist das Hauptziel des Forschungsprojekts. Diese künstlichen magnetischen Strukturen werden mit Hilfe von Ionenbestrahlungstechniken erzeugt, die es erlauben, die oben genannten magnetischen Kenngrößen auf einer Längenskala vergleichbar mit oder unterhalb der charakteristischen magnetischen Korrelationslänge (üblicherweise ~ 10 – 1000 nm) zu modifizieren. Dadurch entstehen völlig neuartige Domänenwände und Domänenkonfigurationen, die so in herkömmlichen Schichtsystemen nicht vorkommen. Bei fortschreitender Verkleinerung der Strukturierungsgröße können schließlich keine Domänen mehr auftreten, und es entsteht ein „effektives“ Material mit modifizierten magnetischen Eigenschaften – man spricht von Hybridmaterialien.

Zunächst werden die Grundlagen für das Verständnis einfacher Modellsysteme, wie z. B. beim Übergang zwischen zwei Bereichen mit unterschiedlichen magnetischen Parametern, quasi-zweidimensionalen Strukturen oder magnetischen Punktdefekten, erarbeitet. Im weiteren Projektverlauf soll dann die Erforschung des funktionalen Zusammenhangs zwischen den mikroskopischen Strukturierungsmustern und den integral gemessenen effektiven magnetischen Parametern im Mittelpunkt stehen. Die Skalierbarkeit der gewonnenen Erkenntnisse wird im Vergleich ver­schie­dener Material­systeme mit unterschiedlichen magnetisch wirksamen Korrelationslängen unter­sucht.

Abbildungen

Hybrid Sketch Hybrid Kerr

Schema einer lokalen Cr-Implantation in eine Permalloy-Schicht.

 
Kerr-Mikroskopie-Aufnahmen.
a), b): Entlang der Streifenachse entmagnetisierter Zustand;
c), d) verschiedene Domänenkonfigurationen während des Ummagnetisierungsprozesses;
e) und f) Domänenzustand in Remanenz bzw. beim Koerzitivfeld bei Ummagnetisierung senkrecht zur Streifenachse.
(DFG-gefördert; Advanced Materials, im Druck)

Mitarbeiter

Jürgen Fassbender
Monika Fritzsche
Kilian Lenz
Andreas Neudert
Manuel Langer
Thomas Strache
Julia Osten

Review-Artikel

Introducing artificial lenth scales to tailor magnetic properties
J. Fassbender, T. Strache, M. O. Liedke, D. Markó, S. Wintz, K. Lenz, A. Keller, S. Facsko, I. Mönch, J. McCord
New J. Phys., im Druck.

Magnetic patterning by means of ion irradiation and implantation
J. Fassbender, J. McCord
J. Magn. Magn. Mater., 320, 579 (2008).

Tailoring Magnetism by Light Ion Irradiation
J. Fassbender, D. Ravelosona, Y. Samson
J. Phys. D: Applied Physics 37, R179 (2004).

Publikationen

Spin reorientation transititions in Pt/Co/Pt films under low dose Ga+ ion irradiation
J. Jaworowicz, A. Maziewski, P. Mazalski, M. Kisielewski, I. Sveklo, M. Tekielak, V. Zablotskii, J. Ferre, N. Vernier, A. Mougin, A. Henschke, J. Fassbender
Appl. Phys. Lett. 95, 022502 (2009).

Improvement of structural, electronic and magnetic properties of Co2MnSi thin films by He+-irradiation
O. Gaier, J. Hamrle, B. Hillebrands, M. Kallmayer, P. Pörsch, G. Schönhense, H. J. Elmers, J. Fassbender,  A. Gloskovskii, C. A. Jenkins, C. Felser, E. Ikenaga, Y. Sakuraba, S. Tsunegi, M. Oogane, Y. Ando
Appl. Phys. Lett. 94, 152508 (2009).

Local stress engineering of magnetic anisotropy in soft magnetic thin films
N. Martin, J. McCord, A. Gerber, T. Strache, T. Gemming, I. Mönch, N. Farag, R. Schäfer, J. Fassbender, E. Quandt, L. Schultz
Appl. Phys. Lett. 94, 062506 (2009).

Influence of Cr-ions on the magnetic behaviour of FeCo films
R. Gupta, R. Ansari, A. Khandelwal, J. Fassbender, A. Gupta
Nucl. Instr. Meth. B. 266, 1407 (2008).

Hybrid soft-magnetic films with novel functionality created by magnetic property patterning
J. McCord, L. Schultz, J. Fassbender
Advanced Materials 20, 2090 (2008); Cover Image; Press Release.

Control of saturation magnetization, anisotropy and damping due to Ni implantation in thin Ni81Fe19 films
J. Fassbender, J. McCord
Appl. Phys. Lett. 88, 252501 (2006).

Structural and magnetic modifications in Cr implanted Permalloy
J. Fassbender, J. von Borany, A. Mücklich, K. Potzger, W. Möller, J. McCord, L. Schultz, R. Mattheis
Phys. Rev. B 73, 184410 (2006).

Magnetic domains and magnetization reversal of ion-induced magnetically patterned RKKY-coupled Ni81Fe19/Ru/Co90Fe10 films
J. Fassbender, L. Bischoff, R. Mattheis, P. Fischer
J. Appl. Phys. 99, 08G301(2006).

Magnetic anisotropy and domain patterning of amorphous films by He-ion irradiation
J. McCord, T. Gemming, L. Schultz, J. Fassbender, M. O. Liedke, M. Frommberger, E. Quandt
Appl. Phys. Lett., 86, 162502 (2005).

On the mechanism of ion irradiation enhanced exchange bias
S. Poppe, J. Fassbender, B. Hillebrands

Control of interlayer exchange coupling in Fe/Cr/Fe trilayers by ion beam irradiation
S. O. Demokritov, C. Bayer, S. Poppe, M. Rickart, J. Fassbender, B. Hillebrands, D. I. Kholin, N. M. Kreines, O. M. Liedke
Phys. Rev. Lett. 90, 097201 (2003).

Local manipulation and reversal of the exchange bias field by ion irradiation in FeNi/FeMn double layers
A. Mougin, T. Mewes, M. Jung, D. Engel, A. Ehresmann, H. Schmoranzer, J. Fassbender, B. Hillebrands
Phys. Rev. B 63, 060409(R) (2001)

Suppression of exchange bias by ion irradiation
T. Mewes, R. Lopusnik, J. Fassbender, B. Hillebrands, M. Jung, D. Engel, A. Ehresmann, H. Schmoranzer
Appl. Phys. Lett. 76, 1057 (2000).


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