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Kombinierte magneto-optische und Magnetkraftmikroskopie: quantitative Magnetfeldmessung an millimetergroßen Proben mit Nanometerauflösung.

30.12.2005

Durch die zunehmende Miniaturisierung magnetischer Systeme und Bauelemente entsteht derzeit ein wachsendes Interesse an geeigneten magnetischen Messtechniken: Für die detaillierte Charakterisierung von strukturierten magnetischen Medien mit Submikrometerstrukturen muss eine Auflösung im Nanometerbereich erreicht werden. Andererseits erlaubt nur ein großer Abbildungsbereich Aussagen über Ensembles von Strukturen, z. B. zur Charakterisierung der Homogenität der Ensembles und der zugrunde liegenden Fertigungstoleranzen. Weiterhin erfordert ein detaillierter Vergleich von Proben die quantitative Messung von Streufeld- und Magnetisierungswerten. Um alle diese Anforderungen zu erfüllen, wird in Zusammenarbeit mit der Universität Göttingen ein Verfahren entwickelt, das auf einer Kombination von magneto-optischer- (MO-) und Magnetkraftmikroskopie (MFM) basiert. Die MO-Mikroskopie ermöglicht eine quantitative Streufeldmessung quadratmillimetergroßer Flächen mit Submikrometer-Auflösung. Komplementäre MFM-Messungen erlauben die Abbildung der zugehörigen Feinstruktur der Streufelder mit einer Ortsauflösung im Bereich weniger Nanometer. Die PTB arbeitet an der Entwicklung eines rückführbaren Kalibrierverfahrens, mit Hilfe dessen auch aus dem MFM-Signal quantitative Feldwerte ermittelt werden können.


Bild 1: Magneto-optische Abbildung von magnetischen Test-Strukturen (CoPt): der Graph zeigt den Verlauf der senkrechten Feldkomponente Bz entlang der weißen Linie. Die magnetkraftmikroskopische Detailaufnahme zweier 5-µm-Quadrate zeigt unterschiedliche Magnetisierungszustände.