Magnetismus von nanoskaligen CoCrPt-SiO2-Filmen in templatbedingt geometrisch eingeschränkten Dimensionen
Final Report Abstract
Im Rahmen des Projekts MagTemplat wurde gemeinsam von der AG Albrecht und AG Fassbender der Einfluss einer geometrischen Einschränkung einhergehend mit einer lokalen Substratkrümmung (konvex bzw. konkav) auf das Ummagnetisierungsverhalten, die magnetischen Domänenkonfigurationen und die Spindynamik von granularen CoCrPt:SiO2-Filmen mit senkrechter Anisotropie erfolgreich untersucht. Für Filme auf flachen Substraten konnte gezeigt werden, dass sich durch nachträgliche Co+- Ionenimplantation die Schaltfeldverteilung und Koerzitivfeldstärke deutlich verringern lässt. Die Sättigungsmagnetisierung blieb für kleine und mittlere Fluenzen konstant. Ebenso zeigte sich, dass die Magnetisierungsdynamik, genauer gesagt die Gilbert-Dämpfungskonstante, nicht durch die Ionenbestrahlung verändert wurde, wie es z. B. von anderen Materialsystemen her bekannt ist. Die nanostrukturierten Template wurden erfolgreich auf zwei verschiedene Arten hergestellt. Zum einen durch selbstangeordnete SiO2-Kugeln, die Monolagen aus nebeneinanderliegenden Kugelkappen ausbilden und zum anderen durch Ionenstrahlerosion von GaSb Wafern, die zu selbstorganisierten Anordnungen von Nanokegeln führen. Bei letzteren konnte deren Größe und damit die Periodizität durch die Ionenenergie eingestellt werden. Die Ionenimplantation der auf Partikelmonolagen präparierten CoCrPt:SiO2-Schichten führt zu einer Reduktion der Koerzitivfeldstärke und remanenten Magnetisierung in Abhängigkeit vom Partikeldurchmesser, wohingegen im unbestrahlten Fall beide Größen zunehmen. Außerdem vergrößert das in die SiO2-dominierten Korngrenzen implantierte Co die Austauschkopplung zwischen den Körnern. Im Gegensatz zu den Filmen auf Partikelmonolagen verringern sich bei den Nanokegeln die remanente Magnetisierung und Koerzitivität mit zunehmender Kegelgröße. Dabei wurden erstmalig magnetische Schichten auf diese Art von Kegeln präpariert und charakterisiert. Anhand von TEM-Querschnitts- und MFM-Bildern konnte so die Korn- und Domänengröße in Abhängigkeit von der Kegelgröße mit den Zwischenkegel-Kopplungsgrößen verglichen werden.
Publications
- Magnetic hedgehog-like nanostructures, Appl. Phys. Lett. 97, 102508 (2010)
C. Brombacher, M. Falke, F. Springer, H. Rohrmann, A. Goncharov, T. Schrefl, A. Bleloch, and M. Albrecht
- Magnetic properties of granular CoCrPt:SiO2 films as tailored by Co+ irradiation, J. Appl. Phys. 107, 093915 (2010)
S. Tibus, T. Strache, F. Springer, D. Makarov, H. Rohrmann, T. Schrefl, J. Fassbender, and M. Albrecht
- Nanocap arrays of granular CoCrPt:SiO2 films on silica particles: tailoring of the magnetic properties by Co+ irradiation, Nanotechnology, 21, 385703 (2010)
P. Krone, C. Brombacher, D. Makarov, K. Lenz, D. Ball, F. Springer, H. Rohrmann, J. Fassbender, and M. Albrecht
- Micromagnetic simulation of ferromagnetic resonance of perpendicular granular media: Influence of the intergranular exchange on the Landau-Lifshitz-Gilbert damping constant, J. Magn. Magn. Mater. 323, 432 (2011)
P. Krone, M. Albrecht, and T. Schrefl
- Influence of intergranular exchange coupling on the magnetization dynamics of CoCrPt:SiO 2 granular media, J. Appl. Phys. 112, 033918 (2012)
R. Brandt, S. Tibus, F. Springer, J. Fassbender, H. Rohrmann, M. Albrecht, and H. Schmidt
(See online at https://doi.org/10.1063/1.4745906)
