Magnetische Wechselwirkung magnetischer Mikro- und Nanostrukturen
Teilprojekt A12 des SFB 668
Die magnetische Wechselwirkung von periodisch angeordneten Mikro- und Nanostrukturen wird mit verschiedenen Methoden untersucht, wobei der Abstand der Strukturen variiert wird.
Die Strukturen werden künstlich mittels thermischem Verdampfen von Permalloy durch SiN-Masken auf Si-Substraten erzeugt. Zur Vermeidung von Oxidation werden die Strukturen mit 2 nm Platin abgedeckt. Dargestellt sind zwei Beispiele für Strukturfelder aus Permalloy-Rechtecken (1 μm x 2 μm x 15 nm), die mittels Rasterelektronemikroskopie aufgenommen wurden. Der Abstand (Separation) der Strukturen entlang der langen Achse beträgt jeweils 4 μm, während der Abstand entlang der kurzen Achse bei 5 μm bzw. 0.2 μm liegt.
Mittels magneto-optischem Kerr-Effekt (MOKE) werden Hysteresekurven mit Magnetfeldern in Richtung der langen (leichten) und der kurzen (schweren) Achse der Einzelstrukturen aufgenommen (Easy/hard axis loops). Durch die Wechselwirkung ändert sich die Form der Hysteresekurve. Bei den separierten Strukturen zeigt die Kurve entlang in leichter Richtung vertikale Flanken, während die Flanken bei 0.2μm separierten Strukturen verkippt sind. Im Fall eines Magnetfeldes entlang der schweren Richtung der Einzelstruktur zeigt sich das entgegengesetzte Verhalten. Die Abstandsverringerung führt zu einem Aufrichten der Hysteresekurve und zeigt, dass die Strukturen nun miteinander wechselwirken.
Eine andere Möglichkeit zur Untersuchung der magnetischen Wechselwirkung bietet die Abbildung der magnetischen Mikrostruktur mittels des Rasterelektronenmikroskops mit Polarisationsanalyse (SEMPA). Durch die Orientierung von Domänen kann ebenfalls Aufschluss über eine Kopplung von Strukturen erhalten werden. Dargestellt ist hier das bereits mittels MOKE untersuchte Strukturfeld mit geringer Separation. Die fast identische Domänenstruktur aller Rechtecke wird durch die dipolare Kopplung der Rechtecke untereinander hervorgerufen. Weitere Informationen hierzu sind im Forschungsschwerpunkt Magnetische Feinstruktur nanostrukturierter Filme zu finden.
