Magnetische Mikro-/Nanostrukturen für Sensor-Anwendungen

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professorin Dr. Sibylle Gemming; Professor Dr. Oliver G. Schmidt
• Fachliche Zuordnung: Mikrosysteme
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 195215523

Das Projekt hat zum Ziel, durch Aufrollen magnetischer Nanomembranen tubulare Magnetfeld- Sensoren zu entwickeln, welche die Detektion kleiner magnetischer Felder in einem durchströmenden Medium ermöglichen und mit weiteren Sensorelementen auf demselben Röhrenabschnitt integrierbar sind. Dazu sind zum einen fundamentale, theoretische wie experimentelle Studien zu den mikroskopischen Kopplungsphänomenen beim geometrisch induzierten Riesen- Magnetowiderstands-Effekt (GMR) geplant, der dem Messprinzip zugrunde liegt. Als Basis für die weitere Optimierung der Sensorfunktion sollen insbesondere die durch das Aufrollen bedingten Abweichungen von der Domänenstruktur und den resonanten Moden des planaren Ausgangsfilms bestimmt werden. Dazu wird lokal die Magnetisierung der ferromagnetischen Schicht durch Ionenbestrahlung so modifiziert, dass magnetische Abschnitte verschiedener räumlicher Anordnung auf der Röhre definiert werden. Eine systematische Variation der Röhrenabmessungen erlaubt es, die geometrischen Einflüsse des Aufrollens auf den GMR-Effekt zu analysieren. Die dazu im Vorhaben zu entwickelnde Technik der weichen Röntgenstrahlentomographie bietet einen weltweit einzigartigen Zugang zur dreidimensionalen Detektion komplexer Vektorfelder, die gerade in der magnetischen Detektion essentiell sind. Zum anderen ist sie zugleich ein idealer Anknüpfungspunkt für eine skalenadaptierte Modellierung, welche die magnetische Funktionalität in komplex geformten Detektorgeometrien für die klassische Device-Simulation erschließt. So sollen die Vorarbeiten der Teilprojekte TP6 und TP8 aus der ersten Phase der Forschergruppe kombiniert werden, um ein multifunktionales aufgerolltes Element herzustellen, das optische und magnetische Detektionsfähigkeiten in sich vereint, und das den allerersten Versuch hin zum "lab-in-a-tube" Konzept darstellt.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 1713: Sensorische Mikro- und Nanosysteme
• Beteiligte Personen: Dr. Kilian Lenz; Dr. Denys Makarov