Miniaturisierte magnetostriktive Dehnungssensoren für neue Anwendungen in der Rasterkraftmikroskopie

• Antragsteller: Professor Dr. Hendrik Hölscher; Dr. Dirk Meyners; Professor Dr. Günter Reiss
• Fachliche Zuordnung: Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 181655085

Aufbauend auf den Ergebnissen der ersten Förderperiode sollen durch den Einsatz magnetostriktiver Tunnelstrukturen als hochempfindliche Dehnungssensoren neue Anwendungen der Rasterkraftmikroskopie mit selbstdetektierenden Biegebalken ermöglicht werden. Mit diesem Ziel soll die Miniaturisierung der dehnungsempfindlichen Tunnelstrukturen bis in den Submikrometerbereich weiter vorangetrieben und durch mikromagnetische Simulationen begleitet werden. Der Vergleich zwischen Simulation und Experiment wird zum Verständnis der Ummagnetisierungsprozesse in mechanisch gestressten magnetostriktiven Strukturen beitragen und zu einer erhöhten Kontrolle ihrer Magnetisierungskonfigurationen führen. Dies wiederum hat unmittelbare Auswirkung auf die Langzeitstabilität der Sensoren.Durch die geplante Weiterentwicklung des Schichtsystems der Tunnelstrukturen sollen zum einen eine Steigerung der Sensitivität und des Signalrauschverhältnisses erreicht werden. Zum anderen soll ein internes magnetisches Biasfeld in das Schichtsystem implementiert werden, um das für einen optimalen Arbeitspunkt notwendige externe Biasfeld zu beseitigen. Hierzu wird das Konzept einer an eine antiferromagnetische Schicht gekoppelte Sensorelektrode verfolgt, welches bereits sehr erfolgreich zur Lösung einer vergleichbaren Problematik bei magnetoelektrischen Magnetfeldsensoren beigetragen hat.Mit diesen neuartigen selbstdetektierenden Biegebalken sollen dann rasterkraftmikroskopische Untersuchungen unter Umgebungsbedingungen, im Vakuum und in Flüssigkeiten an verschiedenen Probensystemen durchgeführt werden. Der Fokus liegt hier auf Anwendungen, bei denen konventionelle optische Detektionssystem herkömmlicher AFMs nachteilig sein können. Schließlich werden wir Federbalken mit mehreren Dehnungssensoren zur Reibungskraft- und Multimodenmessung bauen und analysieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen