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Erste internationale Norm für nanomagnetische Messungen

30.11.2021

Im Rahmen des von der PTB koordinierten europäischen Forschungsprojekts „NanoMag“ (Nano-scale traceable magnetic field measurements) wurde die erste internationale Norm für nanomagnetische Feldmessungen entwickelt und kürzlich publiziert. Sie beschreibt zuverlässige Kalibrierverfahren zur Rückführung quantitativer magnetischer Feldmessungen mit Ortsauflösung von einigen zehn Nanometern.

 

 

 

Die Rückführung der Messung magnetischer Felder mit Ortsauflösung im Nanometerbereich ist von großer Bedeutung sowohl für die Grundlagenforschung als auch für zahlreiche industrielle Anwendungen. So wird zum Beispiel die gespeicherte Information in magnetischen Festplatten über die Messung des lokalen magnetischen Feldes der einzelnen magnetischen Bits ausgelesen. Aufgrund der hohen Speicherdichte der handelsüblichen Festplatten ist dafür eine Messung mit hoher Ortsauflösung im Nanometerbereich notwendig. Die Zuverlässigkeit derartiger auf Nanometerskala ortsaufgelöster magnetischer Messungen kann nur sichergestellt werden, wenn eine rückgeführte Kalibrierung der Messungen gewährleistet ist.


Um dieses Problem zu lösen, hat die IEC (International Electrotechnical Commission), eine internationale Normungsorganisation für Normen im Bereich der Elektrotechnik und Elektronik, nun im Rahmen des europäischen Forschungsprojekts NanoMag unter Federführung der PTB die weltweit erste Norm zur quantitativen nanoskaligen Magnetfeldmessung entwickelt und publiziert. Die Norm beschreibt ein Kalibrierverfahren zur Kalibrierung sogenannter magnetischer Kraftmikroskope (Bild). Dabei wird eine wenige Nanometer feine magnetische Spitze über der Oberfläche der zu untersuchenden magnetischen Probe bewegt und die von Ort zu Ort unterschiedliche magnetische Anziehung beziehungsweise Abstoßung zwischen Spitze und Probe gemessen. Die Norm beschreibt ein Kalibrierverfahren, bei dem die magnetischen Eigenschaften der Spitze durch eine Messung auf einer Testprobe bestimmt werden können und damit auf die von der magnetischen Probe ausgehenden Magnetfelder zurückgerechnet werden kann.


Die Publikation dieser Norm für nanomagnetische Messungen stellt einen wesentlichen Meilenstein der Standardisierung für die zukünftige Forschung und Entwicklung zuverlässiger nanomagnetischer Materialien und Bauteile dar.

 

Bild: Schema eines magnetischen Kraftmikroskops zur nanomagnetischen Feldmessung. Eine magnetische Spitze (grün) wird über eine nanomagnetische Probe (lila) gerastert. Die durch die magnetische Wechselwirkung entstehende Kraft wird über ein optisches Sensorsystem (Laser und Photodiode) detektiert und so die magnetische Domänenstruktur auf Nanometerskala abgebildet.

 

 

Veröffentlichung:
IEC TS 62607-9-1:2021:Nanomanufacturing - Key control characteristics - Part 9-1: Opens external link in new windowTraceable spatially resolved nano-scale stray magnetic field measurements - Magnetic force microscopy.

 

 

 

Opens internal link in current windowFachbereich 2.5 „Halbleiterphysik und Magnetismus“