Magnetismus von nanoskaligen CoCrPt-SiO₂-Filmen in templatbeding geometrisch eingeschränkten Dimensionen

Gefördert durch die DFG: FA 314/7-1.

Zusammenarbeit:
Prof. Dr. Manfred Albrecht (TU Chemnitz)

Prof. Dr. Thomas Schrefl (Univ. Sheffield)

Zusammenfassung

Ziel des Projektes ist es das Ummagnetisierungsverhalten, die Schaltfeldverteilung und die Spindynamik, insbesondere die magnetische Dämpfung, für granulare CoCrPt-SiO₂ Filme mit senkrechter Anisotropie in eingeschränkten Dimensionen und auf lokal gekrümmten Oberflächen zu untersuchen (siehe Abb. 1). Der wesentliche Parameter für das kollektive Verhalten von Körnern ist die intergranulare Austauschkopplung, die sowohl durch den Einbau von SiO₂ an den Korngrenzen eingestellt bzw. nach­träg­lich mittels Ionenbestrahlung modi­fi­ziert werden kann (siehe Abb. 2). Durch eine vorgegebene Ober­flächen­morphologie (SiO₂-Partikel­­mono­lagen bzw. Ionen­strahlerosions-Templat) wird eine zusätzliche „interdot“-Kopplung eingeführt, die an die Längenskala der Template gekoppelt ist und eine magnetisch aktive Einheit (dots) definiert. Die lokale Substratkrümmung sorgt hierbei sowohl für eine Austauschentkopplung benach­barter „dots“ als auch für eine lokale Variation der Anisotropieverteilung. Durch Kontrolle der Templat­län­gen­skalen sollen gezielt die magneti­schen Eigenschaften als Funktion der Größe der mag­ne­tisch aktiven Einheit untersucht werden. Als Fernziel wird die Erzeugung von einem Korn pro Vor­struk­turierungs­einheit ange­strebt, was enorme technologische Be­deutung hätte. Diese Unter­such­ungen werden durch mikromagnetische Simulationen ergänzt.

Abbildungen

Abb.1: a) Querschnitts-TEM-Abbil­dungen der beiden Templattypen (SiO2: Kugeldurchmesser 160 nm (oben), GaSb-Template: Periode 35 nm (unten)). Eine stark verschiedene Ober­flä­chen­topographie ist zu er­ken­nen. In der oberen Abbildung wur­de be­reits ein CoCrPt-SiO2-Schichtsystem ab­geschieden b) Schema­zeich­nungen der entsprechenden Templat­topogra­phi­en.

Abb. 2: Abhängigkeit des Koerzitivfeldes von der ioneninduzierten Schädigung eines CoCrPt-SiO2-Filmes bei Verwendung von Ne- (schwarz) bzw. Co-Ionen (rot). Im Inset sind exemplarisch Hysteresekurven vor und nach Co-Implantation gezeigt. Seitlich ist jeweils die magnetische Domänenkonfiguration im ent­magnetisierten Zustand der Ursprungsproben bzw. nach Co-Implantation (links) oder Ne-Implantation (rechts) gezeigt.

Mitarbeiter
David Ball
Jürgen Fassbender
Stefan Facsko
Kilian Lenz
Thomas Strache

Review-Artikel

Magnetic properties of granular CoCrPt:SiO₂ thin films deposited on GaSb nanocones
D. K. Ball, K. Lenz, M. Fritzsche, G. Varvaro, S. Günther, P. Krone, D. Makarov, A. Mücklich, S. Facsko, J. Fassbender, and M. Albrecht
Nanotechnology, in print (2014)

Nanocap arrays of granular CoCrPt:SiO₂ films on silica particles: tailoring of the magnetic properties by Co⁺ irradiation
P. Krone, C. Brombacher, D. Makarov, K. Lenz, D. Ball, F. Springer, H. Rohrmann, J. Fassbender, M. Albrecht
Nanotechnology 21, 38 (2010).

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).