Novel exchange-coupled composite nanomagnets
Final Report Abstract
Das Projekt "Neue austauschgekoppelte Nanomagnete" widmete sich fundamentaler Fragestellungen zur Physik in nanostrukturierten Bilagen-Systemen unter Verwendung von amorphen, ferrimagnetischen GdFe Schichten, die es erlauben, eine reduzierte Koerzivität unter Beibehaltung der thermischen Stabilität, zu realisieren. Dies wird durch eine starke Austauschkopplung zwischen hart und weich magnetischen Materialien und einen dadurch veränderten Ummagnetisierungsprozess erzeugt. Derartige Ansätze werden benötigt, um die Speicherkapazität in magnetischen Datenträgern weiter zu erhöhen. Das gemeinsame Forschungsprojekt zwischen der Fachhochschule St. Pölten (Österreich), dem Paul Scherrer Institut - PSI (Schweiz) und der Universität Augsburg (Deutschland) hatte sich das Ziel gesetzt, neue Speicherschichten basierend auf hartmagnetischen L10 FePt Schichten gekoppelt mit amorphen, ferrimagnetischen Schichten zu untersuchen. Im Gegensatz zu konventionellen Speichermedien, bei denen ein Bit auf mehreren Körnern eines kontinuierlichen Mediums gespeichert wird, werden bei diesem Konzept Datenbits auf einzelne magnetische Nanoinseln gespeichert. Zusätzlich hilft eine Bilagen-Struktur, um auch bei kleinen magnetischen Feldern des Schreibkopfes die Daten auf die Festplatte zu schreiben. Die Universität Augsburg optimierte die Herstellung von geeigneten Schichtsystemen und führte strukturelle wie magnetische Untersuchungen durch, während das PSI unterschiedliche Nanostrukturierungsverfahren entwickelte, um möglichst homogene Nanostrukturen mit senkrechten Seitenwänden zu erzeugen. Die Fachhochschule St. Pölten lieferte die Computersimulationen, um neue Konzepte für magnetische Medien zu finden, zu untersuchen und die experimentellen Arbeiten zu unterstützen. Qualitativ hochwertige L10 geordnete FePt Schichten mit glatten Oberflächen konnten mittels dünner Sb Schichten auf MgO(001) Substraten hergestellt werden. Diese wurden mit dünnen GdFe Schichten austauschgekoppelt, wobei ein System mit senkrechter Anisotropie sowie reduzierter Koerzitivität erhalten wurde. Eine anschließende großflächige Nanostrukturierung mit Strukturgrößen im Bereich von 30 nm konnte erfolgreich realisiert werden. Ein bedeutender Erfolg war auch die Entwicklung eines Computermodells zur Beschreibung des Ummagnetisierungsverhaltens von austauchgekoppelten FePt/GdFe Schichten und Nanostrukturen, sowie die Optimierung von Schreib-Prozess abhängigen Parametern.
Publications
- “Micromagnetic simulation of exchange coupled ferri- /ferromagnetic composite in bit patterned media”, Journal of Applied Physics 117 (2015): 17E501
H. Oezelt, A. Kovacs, P. Wohlhüter, E. Kirk, D. Nissen, P. Matthes, L. J. Heyderman, M. Albrecht, and T. Schrefl
(See online at https://doi.org/10.1063/1.4906288) - “Micromagnetic simulation of exchange coupled ferri- /ferromagnetic heterostructures”, Journal of Magnetism and Magnetic Materials 381 (2015): 28-33
H. Oezelt, A. Kovacs, F. Reichel, J. Fischbacher, S. Bance, M. Gusenbauer, C. Schubert, M. Albrecht, and T. Schrefl
(See online at https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2014.12.045)
