Untersuchung der Modenkopplung in magnetischen Ringen anhand ...

Quantisierte Spinwellen in komplexen Strukturen
Abbildung 2.5 Anregbares Spinwellen-Eigenmodenspektrum kleiner magnetischer Scheiben.
Gezeigt sind die ersten drei Ordnungen der radialen Moden (links) und die ersten beiden
azimuthalen Eigenmoden (rechts). Die Daten wurden mittels zeitaufgelöster Raster-Kerr-
Mikroskopie aufgenommen und zur Frequenzselektion Fourier-transformiert. Für die radialen
Moden werden die gemessenen Daten (rechter Halbkreis) mit mikromagnetischen Simulationen
(linker Halbkreis) verglichen. Es ist für jede Eigenmode sowohl die räumliche Amplitudenals
auch die Phasenverteilung dargestellt. Quelle: [32].
2.5.2 Mikroskopische magnetische Ringe
Eine der Kreisscheibe sehr ähnliche Figur ist der Ring. Wesentliche Unterschiede treten aber
bei der Betrachtung der möglichen Magnetisierungskonfigurationen auf. Da ein Ring in seiner
Mitte ausgeschnitten ist, kann ein Vortex-Zustand existieren, ohne dass eine Singularität in der
Mitte existiert. Die Magnetisierung ist dann an jeder Stelle des Ringes homogen und parallel
zu seinen Grenzflächen. Es gibt keine Stelle, an der die Magnetisierung unter Aufwendung von
Streufeldenergie senkrecht zur Schichtebene orientiert ist. Der Vortex-Zustand eines Ringes
ist in mikromagnetischen Simulationen in [33] berechnet worden und in Abb. 2.6a links darge-
stellt. Ein weiterer Magnetisierungszustand ist in [8] als Onion-Zustand beschrieben (Abb. 2.6a
rechts). Bei Anlegen eines äußeren Magnetfeldes läuft die Magnetisierung auf beiden Seiten
des Ringes in umgekehrtem Umlaufsinn um den Ring herum und erinnert so an eine Zwiebel.
Es bilden sich im Ring zwei charakteristische Regionen aus. An den „Äquatorpositionen“ des
Ringes bei α = 90 ◦ und 270 ◦ (siehe Abb. 2.6b) bleibt die Magnetisierung weitgehend unbe-
einflusst. Das interne Feld entspricht dem von außen angelegten Magnetfeld Hext. An den
„Polpositionen“ bei α = 0 ◦ und 180 ◦ erzeugt Hext jedoch eine ziemlich inhomogene Magneti-
sierungsverteilung. Die Magnetisierung steht nicht mehr parallel zur Ringgrenzfläche, folglich
entstehen magnetische Oberflächenladungen. Das interne Magnetfeld wird am Pol durch ein
Entmagnetisierungsfeld verringert (Abb. 2.6c). Entlang des Ringumfangs bildet sich im Onion-
Zustand also ein inhomogenes internes Magnetfeld aus. Dieses ist in [10] für Permalloy-Ringe
verschiedener Größe berechnet worden und in Abb. 2.7b dargestellt.
Bei den Ringen treten die bereits für Kreisscheiben beschriebenen Quantisierungseffekte auf.
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