Untersuchung mikromagnetischer Strukturen in dünnen Schichten

3 EXPERIMENTELLER AUFBAU UND PROBENPRÄPARATION 47
Bevor ein etwaiger Einfluß der Form der Strukturen auf das sich ausbildende Domänenmuster
untersucht werden kann, muß zunächst geklärt werden, ob mittels durch das
Dampfen durch die Maske überhaupt eine definierte Abbildung der Strukturen möglich
ist. Durch die endliche Ausdehnung von Aufdampfquelle, die Dicke der Maske und den
Maskenabstand zur Probe können Halbschattenbereiche erwartet werden (s. Abb. 19).
In diesen Bereichen wird die Dicke der aufgedampften Strukturen kontinuierlich auf
Null abnehmen. Je nach lateraler Ausdehnung der Halbschattenbereiche wird unter
Umständen gar nicht die nominelle Schichtdicke in der Struktur erreicht. Diese Einflüsse
setzen Grenzen für die Größe der Strukturen, die minimal herstellbar sind.
Mit Hilfe des Strahlensatzes läßt sich leicht berechnen, daß bei punktförmiger Verdampferquelle,
die Strukturen allein aufgrund des endlichen Abstandes der Maske von der
Probenoberfläche verbreitert sind. Diese Verbreiterung ist proportional zum Abstand
Maske - Probe und beträgt bei einem 15 µm-Loch in der Maske und einem Abstand
zur Probe von 100 µm jedoch nur ca. 5 nm an jedem Rand. 33 Dies ist jenseits der
Auflösungsgrenze des SEMPA.
Co
Maske
Cu(001)
Abbildung 19: Prinzipielle Aufdampfgeometrie: a.) die Co-Atome bilden parallele Strahlen und b.)
die Co-Strahlen haben maximale Divergenz.
Tatsächlich handelt es sich bei der Aufdampfquelle jedoch um einen ca. 20 mm langen
und 2 mm dicken Kobaltstab, von dessen der Probe zugewandten Spitze aus verdampft
wird. Wird das Verdampfergut nach dem Einbau und vor jedem Aufdampfprozeß langsam
erwärmt, so bildet sich eine Spitze aus, deren Durchmesser weniger als einen Millimeter
beträgt. Dennoch ist die resultierende Verdampfungsfläche deutlich größer als die
Strukturen in der Maske. Ist die Divergenz der Co-Strahlen vernachlässigbar (s. Abb.
19a), werden die Strukturen in der Maske perfekt auf Substratoberfläche abgebildet.
33In die Berechnung geht zusätzlich noch der Abstand der Verdampfungsquelle von der Kristalloberfläche
ein. Dieser wurde so gewählt, daß die gesamte Oberfläche homogen bedampft werden kann und
beträgt etwas 160 mm.
Co