Plenarvorträge - DPG-Tagungen

Magnetismus Montag
Fachsitzungen
– Haupt-, Kurzvorträge und Posterbeiträge –
MA 1 Hauptvortrag Fidler
Zeit: Montag 09:30–10:00 Raum: H10
Hauptvortrag MA 1.1 Mo 09:30 H10
Numerical micromagnetics in granular microstructures —
•Josef Fidler and Thomas Schrefl — Technische Universitaet
Wien, Institut fuer Festkoerperphysik, Wiedner Hauptstr. 8-10, A-1040
Wien, Austria
Studying the magnetisation reversal processes of nanostructured magnetic
devices, such as magnetic recording heads and media, micro-sensors
based on the switching of magnetic thin films and future magnetic random
access memory cells has become a very attractive field of research.
The interpretation of experimental results of the switching behaviour is
mostly based on numerical micromagnetic simulations. We discuss our recent
results concerning the influence of the granular microstructure on the
fast switching processes of typical CoCrPtX, FePt and CoPd thin films
used for high density magnetic recording with longitudinal and perpendicular
anisotropy. In detail, we will show that the degree of the exchange
coupling between neighbouring grains, the Gilbert damping parameter
and the grain size and its distribution finally control the magnetisation
reversal properties and demonstrate that new and fascinating mesoscopic
effects are predicted by solving the Landau-Lifshitz Gilbert equation in
the framework of finite element micromagnetics.
MA 2 Mikromagnetismus / Computational Magnetism
Zeit: Montag 10:15–12:00 Raum: H10
MA 2.1 Mo 10:15 H10
Eindomänengrenze in Permalloy-Dünnschichtelementen —
•Riccardo Hertel und Jürgen Kirschner — Max-Planck-Institut
für Mikrostrukturphysik, Weinberg 2, 06120 Halle
Dünne, weichmagnetische Plättchen sind wesentliche Bestandteile moderner
Elemente der Magnetoelektronik. Für deren zuverlässige Arbeitsweise
ist es erforderlich, dass die Plättchen magnetisch bistabil ist, also
nur in zwei verschiedenen, nahezu homogenen Magnetisierungszuständen
auftreten können, die als logische ”0” bzw. ”1” ausgewertet werden
können. Im Gegensatz zu diesem idealen Verhalten werden selbst in
Teilchen von lediglich 200 nm Größe Domänenstrukturen mit geschlossenem
magnetischen Fluß beobachtet, die in technologischer Hinsicht
unbrauchbar sind [1]. Mikromagnetische Simulationen zeigen, dass die
Eindomängrenze in rechteckigen Permalloy-Dünnschichtelementen empfindlich
von der Schichtdicke abhängt. Ein Phasendiagramm des energetisch
günstigsten Magnetisierungszustands wurde für Plättchen mit
Kantenlängenverhältnis 2:1 im Bereich zwischen 250 nm und 1000 nm
Länge und 2.5 nm bis 30 nm Schichtdicke berechnet [2]. Damit kann
der Größenbereich von Teilchen bestimmt werden, die hochremanente
Grundzustände haben und somit sinnvoll in Bausteinen der Spinelektronik
eingesetzt werden können. [1]A. Yamasaki et al., PRL 91, 1272011,
2003 [2] R. Hertel, Z.Metallkd. 93 957, 2002
MA 2.2 Mo 10:30 H10
Measurement and simulation of domains in permalloy
microstructures — •Markus Bolte, Miriam Barthelmeß,
Christian Pels, Alexander Thieme, and Gu ido Meier — Institut
für Angewandte Physik und Zentrum für Mikrostrukturforschung,
Jungiusstraße 11, 20355 Hamburg
We have measured the stray fields of thin permalloy (Ni83Fe17) microstructures
with different geometries in the range of 1 × 1µm 2 to
4 × 4µm 2 and ten different thicknesses between 10 nm and 100 nm by
magnetic-force microscopy (MFM). The MFM images are compared to
corresponding images calculated from micromagnetic simulations. For
the present calculations, the MFM tip is considered a magnetic point
dipole. To describe the real thin film tip within the framework of this approximation,
the dipole moment must be located at an elevated position
within the tip volume [2]. In particular, the type of 180 ◦ domain walls
is well described by the model. We observe a transition from cross-tie
to asymmetric Bloch walls between 70 nm and 100 nm film thickness in
good agreement with simulation.
[1] M. Barthelmess, C. Pels, A. Thieme, and G. Meier, submitted 2003.
[2] J. Lohau, S. Kirsch, A. Carl, G. Dumpich, and E. F. Wassermann, J.
Appl. Phys. 86, 3410 (1999).
MA 2.3 Mo 10:45 H10
Optimierung der Schaltzeiten magnetischer Ummagnetisierungsprozesse
über die Schichtdicke von Dünnschichtelementen
— •D. Goll — Max-Planck-Institut für Metallforschung, Stuttgart
Ein wichtiger Aspekt bei der Vergrößerung der Speicherdichten in der
magnetischen Datenspeichertechnik ist die genaue Kenntnis der magnetischen
Ummagnetisierungsprozesse, um die damit verbundenen Schaltzeiten
gezielt beeinflussen zu können. Die Schaltzeit ist festgelegt durch die
Probengeometrie, das verwendete magnetische Material und die Art und
Stärke des angelegten Magnetfelds. Um die Schaltzeit von ferromagnetischen
Dünnschichtelementen zu ermitteln, wird die Gilbert-Gleichung
unter Benutzung der dreidimensionalen Finite-Elemente-Methode numerisch
gelöst und mit Ergebnissen analytischer Rechnungen verglichen.
Dabei zeigt sich, dass die Schaltzeit einer gegebenen Schicht bei einem bestimmten
Wert der Dämpfung des Systems minimal wird. Die Lage dieses
Minimums lässt sich über die Schichtdicke und die Stärke des angelegten
Magnetfelds stark beeinflussen. Diese Arbeit wurde gefördert vom Deutschen
Akademischen Austauschdienst, Bonn, während eines Aufenthalts
am Center for Magnetic Recording Research, La Jolla, USA.
MA 2.4 Mo 11:00 H10
Kritische Dicken für die Domänenbildung in dünnen Filmen
und kugel- bzw. würfelförmigen kleinen Teilchen — •H.
Kronmüller 1 , D. Goll 1 und R. Hertel 2,3 — 1 Max-Planck-Institut
für Metallforschung, Heisenbergstr. 3, 70569 Stuttgart — 2 Max-
Planck-Institut für Mikrostrukturphysik, Weinberg 2, 06120 Halle —
3 Laboratoire Louis Néel, Grenoble
Hochremanente Eindomänenteilchen sind die Voraussetzung, um hohe
Speicherdichten bei der magnetischen Datenspeicherung zu erzielen.
Analytische mikromagnetische Berechnungen sind in der Regel nur grobe
Abschätzungen, da bei der Berechnung des Streufelds starke Vereinfachungen
gemacht werden müssen. Mit Hilfe der dreidimensionalen
Finite-Elemente-Methode wurden die remanenten Magnetisierungsmuster
von hart- und weichmagnetischen Dünnschichtelementen und kugelbzw.
würfelförmigen kleinen Teilchen bestimmt. Der Vergleich der numerischen
Ergebnisse mit analytischen Rechnungen zeigt, dass die Genauigkeit
der analytischen Rechnungen entscheidend von der Energie der
Vortexstruktur abhängig ist. Die Rolle der Austauschlängen, Materialkonstanten
(Härte 2K1/µ0M 2 s ) und der Probenform wird an einigen ausgewählten
Beispielen diskutiert.
MA 2.5 Mo 11:15 H10
Diagram of the states in arrays of iron nano-cylinders —
•fabrizio porrati and michael huth — Physikalisches Institut, J.
W. Goethe-Universität, Robert-Mayer-Str. 2-4, D-60054 Frankfurt a.M.
Micromagnetic simulations are performed to study the magnetic states
of two-dimensional arrays of iron nano-cylinders. Quasi-single domain