Uniaxiale Anisotropie
Eine uniaxiale Anisotropie tritt bei vielen dünnen magnetischen Schichtsystemen auf und bewirkt, dass sich diese Schichten entlang unterschiedlicher Richtungen verschieden schwer magnetisieren lassen. Ein typisches Beispiel ist die so genannte Formanisotropie, die bei dünnen Schichten im Allgemeinen dafür sorgt, dass die Magnetisierung in der Schichtebene orientiert ist. Es gibt jedoch auch viele andere Ursachen für das Auftreten einer uniaxialen Anisotropie, wie z. B., die Herstellungsbedingungen (im Magnetfeld), die Symmetrie des Substrates, die Verspannung der Schicht und Grenzflächeneffekte. Uniaxiale Anisotropien können durch Ionenbestrahlung im angelegten Magnetfeld modifiziert werden. Die Wirkmechanismen sind dabei so vielfältig wie auch die eben genannten Ursachen der uniaxialen Anisotropiebeiträge. Erstmalig wurde eine Modifikation der senkrechten Grenzflächenanisotropie durch Ionenbestrahlung im Fall von Co/Pt-Vielfachschichten nachgewiesen [1].
Im Folgenden wird die ionenstrahlinduzierte Modifikation der uniaxialen Anisotropie exemplarisch für den Fall amorpher Ferromagneten gezeigt (siehe Abb. 1). Aufgrund einer Temperbehandlung in einem angelegten Magnetfeld besitzt der Ferromagnet eine uniaxiale magnetische Anisotropie. Wird nun ein Teil des Ferromagneten mit einer Maske abgedeckt, so dass nur die unbedeckten Flächen in einem Magnetfeld entlang der ursprünglich harten Magnetisierungsrichtung mit He-Ionen bestrahlt wird, so ordnen sich die in der amorphen Schicht leicht beweglichen Atome um, und die leichte Magnetisierungsrichtung der uniaxialen Anisotropie folgt der bei der Ionenbestrahlung von außen angelegten Magnetfeldrichtung. Dieses Verfahren kann sogar auf einer µm-Skala angewandt werden, so dass so genannte "Anisotropiestrukturierte" Schichten entstehen.
Abbildung 1:a) Eine CoFeSiB-Schicht mit uniaxialer magnetischer Anisotropie wird zum Teil mit einer Maske abgedeckt, so dass nur die Bereiche, die nicht abgedeckt sind (Kreise mit d = 20 µm) mit He-Ionen bestrahlt werden. Die Bestrahlung wird in einem angelegten Magnetfeld entlang der ursprünglich magnetischen harten Richtung durchgeführt. Dadurch entsteht eine lokal variierende Anisotropie so wie sie schematisch in b) gezeigt ist. |
Publikationen:
1. Planar patterned magnetic media obtained by ion irradiation
C. Chappert, H. Bernas, J. Ferre, V. Kottler, J.-P. Jamet, Y. Chen, E. Cambril, T. De-volder, F. Rousseaux, V. Mathet
Science 280, 1919 (1998).
2. 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).
3. Materialien - magnetische strukturiert
Pressemitteilung FZ Dresden-Rossendorf vom 17.05.2005 (http://www.hzdr.de/db/Cms?pOid=20570)
Poster
1. Magnetic properties and domain formation in amorphous films anisotropy patterned by ion irradiation
J. McCord, J. Fassbender, M. Frommberger, M. O. Liedke, R. Schäfer, E. Quandt
International Magnetics Conference, Intermag 2005, Nagoya, Japan.
