Hochauflösendes Rasterelektronenmikroskop mit Lithographie
Final Report Abstract
Das dual-beam SEM-FIB Mikroskop wird verwendet, um Nanostrukturen herzustellen. Der fokussierte Ga+ Ionenstrahl rastert dabei über die Oberfläche einer Probe und trägt dabei eine gewisse Ladungsdosis ein. Abhängig von der Höhe dieser Dosis können die Eigenschaften des exponierten Materials stark verändert werden. Der Effekt kann von der Implantation von Ga+ Ionen bis hin zum völligen Abtragen des Materials reichen. In einem Projekt wird die Tatsache ausgenutzt, dass Ga+ Ionen die magnetischen Eigenschaften eines magnetischen Materials stark verändern kann. So ist es nicht nötig, das magnetische Material vollkommen abzutragen, um magnetisch isolierte Bereiche und Strukturen zu erzeugen. Darüber hinaus ist es von Interesse zu untersuchen, wie die eingeschränkten Geometrien die magnetische Struktur eines Materials beeinflussen können. Das FIB wurde hier verwendet, um nanostrukturierte Elemente von verschiedenen Größen und Formen auf die Oberfläche einer magnetischen Probe herzustellen. Der Vorteil des FIB-Systems ist, dass die Belichtung von vorgegebenen Strukturen (mit zusätzlichen Parametern, wie der Belichtungsdosis und Strahlenergie) automatisch ausgeführt werden kann. Außerdem kann nach der Belichtung das Resultat in-situ überprüft werden, indem ein weniger invasiver Elektronenstrahl zur Rasterelektronenmikroskopie verwendet werden kann. Ein Beispiel einer typischen Struktur, die so hergestellt wird, ist als Anlage beigefügt. Die ionenstrahlassistierte Deposition von Metallen (GIS) kann dafür benutzt werden, um Mikrostrukturen elektrisch anzukontaktieren, die für übliche Prozesse von Photo- oder Elektronenstrahllithographie ungeeignet sind. Zur Verfügung stehen die Metalle Wolfram, Platin und Palladium. Ein Projekt in Zusammenarbeit mit dem Max Planck Institut für Polymerforschung ist die Messung der Anisotropie von elektrischen Transporteigenschaften in Bezug auf verschiedene Kristallachsen von 4O-Spiro-, 8CN-Spiround 4CN-Spiro-Verbindungen. Diese Kristalle reagieren empfindlich auf Lösemittel, sodass übliche Lithographieprozesse ausgeschlossen sind. Eine elektrische Ankontaktierung ist per GIS möglich. Hierfür wird zunächst mit dem fokussierten Ionenstrahl ein Teil der Oberfläche abgetragen, sodass mögliche Kontaminierungen, beispielsweise durch Kohlenwasserstoffe, gereinigt werden. Anschließend kann mit der ionen- und/oder elektronenstrahlassistierten Deposition eine Metallschicht aufgebracht werden, die durch den Kontakt mit vorgefertigten Metallstrukturen auf einem Substrat den Kristall mit einer Strom-/Spannungsquelle verbindet. Zusätzlich kann diese Form der Metalldeposition genutzt werden, um andere Systeme elektrisch anzukontaktieren, z.B. graphitische Mikroscheiben.
Publications
- (2013) Pure spin-current induced domain wall motion probed by localized spin signal detection. Physical Review B 88, 214405
Motzko, Nils, Björn Burkhardt, Nils Richter et al.
(See online at https://doi.org/10.1103/PhysRevB.88.214405) - Automatable sample fabrication process for pump-probe X-ray holographic imaging. Optics Express 21, 25, P. 30563
Büttner, Felix, M. Schneider, Ch. M. Günther et al.
(See online at https://doi.org/10.1364/OE.21.030563) - (2014) Domain wall pinning in ultra-narrow electromigrated break junctions Journal of Physics:Condensed Matter 26, 474207
Reeve, R., A. Loescher, M.A. Mawass, et al.
(See online at https://doi.org/10.1088/0953-8984/26/47/474207) - (2014) Domain wall transformations and hopping in La0.7Sr0.3MnO3 nanostructures imaged with high resolution x-ray magnetic microscopy. Journal of Physics: Condensed Matter 26, 456003
Finizio, S., M. Foerster, B. Krüger et al.
(See online at https://doi.org/10.1088/0953-8984/26/45/456003) - (2014) Magnetic anisotropy engineering in thin film Ni nanostructures by magnetoelastic coupling. Physical Review Applied 1, 021001
Finizio, S., M. Foerster, M. Buzzi et al.
(See online at https://doi.org/10.1103/PhysRevApplied.1.021001) - (2014) Spin relaxation in Cu and Al spin conduits. Physica Status Solidi A, 211, 986
Motzko, N., N. Richter, B. Burkhardt et al.
(See online at https://doi.org/10.1002/pssa.201300695) - (2014) Spin-orbit torque-driven magnetization switching and thermal effects studied in Ta/CoFeB/MgO nanowires. Applied Physics Letters 105, 122404
Lo Conte, R., A. Hrabec, A.P. Mihai et al.
(See online at https://doi.org/10.1063/1.4896225) - (2014) Synchronous precessional motion of multiple domain walls in a ferromagnetic nanowire by perpendicular field pulses. Nature Communications 5, 3429
Kim, J.-S, M.-A. Mawass, A. Bisig et al.
(See online at https://doi.org/10.1038/ncomms4429) - (2015) Electroburning of few-layer graphene flakes, epitaxial graphene, and turbostratic graphene discs in air and under vacuum. Beilstein Journal of Nanotechnology 6, 711
Candini, A., N. Richter, D. Convertino et al.
(See online at https://doi.org/10.3762/bjnano.6.72) - (2015) Magnetic configurations in nanostructured Co2MnGa thin film elements. New Journal of Physics 17, 083030
Finizio, S., A. Kronenberg, M. Vafaee et al.
(See online at https://doi.org/10.1088/1367-2630/17/8/083030)
