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Kombinierte magnetkraftmikroskopische und magnetooptische Untersuchungen an künstlichen Zweiphasenmagneten

07.12.2006

In Zusammenarbeit mit der Universität Göttingen wurden die magnetischen Eigenschaften von lithographisch hergestellten hartmagnetischen CoPt-Quadraten untersucht, die in eine weichmagnetische Permalloy-Matrix eingebettet sind. Solche künstlichen Zweiphasenmagnete sind ein Modellsystem für eine Vielzahl technologisch interessanter mehrphasiger magnetischer Materialien und bieten die Möglichkeit, die magnetischen Eigenschaften gezielt zu beeinflussen. Mit magnetkraftmikroskopischen und magnetooptischen Abbildungstechniken wurde eine langreichweitig geordnete Domänenstruktur in der Permalloy-Matrix beobachtet.
Mehrphasige nanostrukturierte Materialien sind aufgrund ihrer technologischen Bedeutung gegenwärtig Gegenstand intensiver Forschung. Sie werden z.B. für die Herstellung hochdichter magnetischer Speichermedien diskutiert. Mit zunehmender Dichte der Strukturen gewinnt die magnetostatische Wechselwirkung zwischen den Strukturelementen an Bedeutung. In Zusammenarbeit mit der AG Jooss, Universität Göttingen, wurden künstliche Zweiphasenmagnete als Modellsystem für mehrphasige magnetische Materialien hergestellt und untersucht. Dazu wurden in einem lithographischen Prozess hartmagnetische 5x5 µm² große CoPt-Quadrate in einer weichmagnetischen Permalloy-Matrix eingebettet. Ziel der Arbeiten war es, die Wechselwirkung der CoPt-Elemente untereinander und mit der weichmagnetischen Matrix zu charakterisieren.
Das Bild 1a zeigt eine hochauflösende magnetooptische Aufnahme der eingebetteten CoPt-Quadrate. In der Permalloy-Matrix lässt sich eine langreichweitig geordnete Domänenstruktur beobachten (helle diagonale Linien), die bemerkenswerterweise die Symmetrie des Gitters bricht. Mit Magnetkraftmikroskopie konnte die Feinstruktur der Domänen abgebildet werden, siehe Bild 1b. Man kann erkennen, dass Randdomänen im CoPt die Ausbildung von Domänen im Permalloy induzieren, was eine Wechselwirkung zwischen den CoPt-Quadraten vermittelt. Die Untersuchungen an diesen Modellsystemen tragen dazu bei, die magnetischen Eigenschaften mehrphasiger Strukturen besser zu verstehen. Dies ist ein bedeutender Schritt hin zu maßgeschneiderten magnetischen Nanomaterialien.


Bild 1: (a) Magnetooptische und (b) magnetkraftmikroskopische Abbildung der magnetischen Streufelder von CoPt-Quadraten in einer Permalloy-Matrix.