Untersuchung mikromagnetischer Strukturen in dünnen Schichten

1 EINLEITUNG 2
den Anisotropiebeitrag [16]. Als Folge des Wechselspiels dieser Beiträge mit denen der
Ober-/Grenzflächen [4] und dem der Magnetostatik sind in Abhängigkeit von der Dicke
des Films Reorientierungen der Magnetisierung möglich. Einige Systeme, in denen die
Magnetisierung einmal ihre Orientierung ändert, sind Fe/Ag(001) [17], Fe/Cu(001) [18],
Co/Au(111) [8], Co/Cu(117) bzw. Co/Cu(11 17) [19]. Zwei Reorientierungsübergänge
weisen Ni/Cu(111) [20] und Ni/Cu(001) [21] auf.
Die Systeme, in denen eine zur Oberfläche senkrechte Komponente der Magnetisierung
auftritt, sind von grundsätzlichem Interesse für die magneto-optische Datenspeicherung
[22]. Bis dato war die Speicherdichte bei Verwendung granularer Systeme durch die
nach unten begrenzte Korngröße limitiert. In dünnen Filmen ist wegen der auftretenden
Dickenabhängigkeit einiger Materialkonstanten eine Einstellung“ der die Speicherdich-
”
te bestimmenden Parameter Domänengröße [23] (→Bitgröße) und Weite der zwischen
den Domänen vorhandenen und das Rauschen bestimmenden Domänenwände [24] vorstellbar.
Die Entdeckung der Austauschkopplung zweier in der Filmebene magnetisierter Fe-
Schichten über einen dazwischenliegenden Chromfilm [25] und der in Verbindung mit der
Kopplung auftretende Effekt des Riesenmagnetowiderstands (GMR1 , [26]) oder des Tunnelmagnetowiderstands
(TMR2 ) in diesem und anderen Systemen, bedeuteten einen weiteren
Schub für die Entwicklung der magnetischen Speichertechnik. In Verbindung mit
der inzwischen auch industriell möglichen Strukturierung dünner (Vielfach)Schichten auf
Submikrometerlängenskala (Masken: 30 - 80 µm, Lithographie: 0.1 - 100 µm, [27]) ist eine
Anwendung dieser Effekte zum Beispiel auf dem Gebiet der Nanoelektronik vorstellbar.
Neben dem Einsatz auf dem Gebiet der Sensorik wird zur Zeit auch an der Verwendung
in Leseköpfen für Massenspeichermedien, als MRAMs ( Magnetic Random Access
”
Memory“) oder Spin-(Feldeffekt-)Transistoren [28] gearbeitet. Die letztgenannten Bauelemente
können dabei in Konkurrenz zu den etablierten und bisher auf Halbleiterbasis
hergestellten DRAMs ( Dynamic Random Access Memory“) und Transistoren treten.
”
Einen Einblick in die Physik und die Vielfalt der möglichen Anwendungen gibt [29].
Für die industrielle Produktion der bisher noch im Entwicklungsstadium befindlichen
Bauelemente ist die Reproduzierbarkeit und das Verständnis ihrer Eigenschaften Voraussetzung.
Trotz der intensiven Bemühungen im Rahmen der industriellen Forschung
bestehen auch heute noch grundlegende Fragestellungen. Beispielsweise beobachtet man
1 Kurzform für ” Giant Magneto Resistance“.
2 Kurzform für ” Tunneling Magneto Resistance“. Dieser Effekt kann auftreten, wenn die Zwischen-
schicht nichtleitend ist.