Riesenmagnetowiderstand von gerollten magnetischen Nanomembranen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im Rahmen des Projektes konnten Co/Cu-Multilagen durch Kombination von topdown Herstellungsmethoden mit Verspannungstechniken in kompakte, dreidimensionale Mikroröhren überführt werden. Dazu wurde ein Herstellungsprozess entwickelt, der kompatibel mit den gängigen Techniken der Chiptechnologie ist und die Integration in elektronische Systeme ermöglicht. Der Herstellungsprozess läßt sich desweiteren einfach auf andere Matererialsysteme übertragen und erlaubt die Skalierbarkeit der gerollten Strukturen. Durch gezielte Anpassung der Verspannung in den Schichtstapeln wurden Co/Cu-Mikroröhren mit bis zu zwölf Co/Cu-Doppellagen realisiert. Es wurden erstmals Messungen des Magnetowiderstandes an gerollten Co/Cu-Nanomembranen durchgeführt und mit planaren Strukturen verglichen. Der gemessene Magnetowiderstand der Strukturen konnte dem Riesenmagnetowiderstands-Effekt (GMR-Effekt) zugeschrieben werden. Ein deutlicher Zuwachs des Magnetowiderstandes gegenüber dem Wert von planaren Strukturen wurde in gerollten Nanomembranen mit mehreren Windungen beobachtet. Außerdem stellte sich heraus, dass der Magnetowiderstand der gerollten Röhren durch deren Kompaktheit, die Anzahl der Windungen und die Qualität der Grenzflächen (Rauhigkeit), beeinflusst wird. In Röhren mit geringer Kompaktheit und hoher Rauhigkeit der Grenzflächen wurde keine Verbesserung des Magnetowiderstandes gegenüber dem planarem Ausgangszustand nachgewiesen. Die Zunahme des Magnetowiderstandes wurde auf die Kopplung zwischen benachbarten Windungen zurückgeführt. Anhand der erzielten Resultate konnten die Zusammenhänge zwischen Herstellungsparametern, Strukturparametern und Magnetowiderstand besser verstanden werden. Diese Informationen zeigen Tendenzen auf, die wichtig für die weitere Optimierung und Anpassung der gerollten Strukturen für verschiedene Anwendungen im Bereich der Nano- und Mikroelektronik sind. Darüber hinaus können die in diesem Forschungsprojekt gesammelten Erkenntnisse hilfreich für die Darstellung und Analyse gerollter Röhren aus anderen magnetischen Materialien bzw. Materialkombinationen sein.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Magnetic and mechanical properties of rolled-up Au/Co/Au nanomembranes with multiple windings, J. Appl. Phys. 110 (2011) 044326
C. Müller, G. B. de Souza, A. Mikowski, O. G. Schmidt, C. M. Lepienski and D. H. Mosca
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Towards compact threedimensional magnetoelectronics - Magnetoresistance in rolled-up Co/Cu nanomembranes, Appl. Phys. Lett. 100 (2012) 022409
C. Müller, C. C. Bof Bufon, M. E. Navarro Fuentes, D. Makarov, D. H. Mosca and O. G. Schmidt
