Magnetkraft-Mikroskop mit Vektormagnetspulen

• Fachliche Zuordnung: Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung in 2014
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 269324873

• Erstellungsjahr: 2019

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Wir studieren die Magnetisierungsdynamik magnonischer Kristalle. Dazu haben wir Anordnungen wechselwirkender magnetischer Vortices mit definiertem Gitterabstand mit Magnetkraft-Mikroskopie, ferromagnetischer Resonanzspektroskopie und Transmissions-Röntgen-Mikroskopie untersucht. Es wurden lineare, zwei-, und dreidimensionale Anordnungen von Vortices studiert. Die Bewegung wird über die dipolare Wechselwirkung durch das rotierende Streufeld der Einzelstrukturen auf die nächsten Nachbarn übertragen. Dieser Prozess ist bei entgegengesetzter Ausrichtung der Polarisationen der benachbarten Vortexkerne am stärksten ausgeprägt. Mit kurzen Magnetfeldpulsen kann die Polarisation der Vortexkerne umgeschaltet werden und so beliebige Sequenzen der einzelnen Polarisationen in der Kette bzw. in der zwei- oder dreidimensionalen Anordnung eingestellt werden. Die Charakterisierung der magnetischen Eigenschaften aller Proben mit dem Magnetkraft-Mikroskop ist von entscheidender Bedeutung. Zeit- und ortsauflösende Messungen werden dann an Röntgen-Mikroskopen der Synchrotronstrahlungsquellen BESSY II, Berlin, PETRA III, Hamburg, SLS, Villigen, Schweiz und ALS, Berkeley, USA durchgeführt. Im Magnetkraft-Mikroskop werden neben der Bestimmung der Nullfeld-Magnetisierung auch die Magnetisierung der Mikrostrukturen in vektoriellen Magnetfelder und der anschließende Demagnetisierungsprozesse charakterisiert und so der Vortex- oder gegebenenfalls der Antivortexzustand eingestellt. Darüber hinaus spielt das Magnetkraft-Mikroskop eine wichtige Rolle bei unseren Arbeiten zum Spin- Pumpen in lateralen Spin-Ventilen und für die Abbildung der Spinpräzession mit resonanter Kernstreuung von Synchrotronstrahlung.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Topology in Magnetism, Springer Series in Solid-State Sciences, J. Zang, V. Cros, A. Hoffmann (Eds.), Springer Series: Springer Series in Solid-State Sciences ISBN 978-3-319-97334-0
  C. Behncke, C. F. Adolff, and G. Meier
  
• Collective modes in threedimensional magnonic vortex crystals, NPG Sci. Rep. 6, 22402 (2016)
  M. Hänze, C. F. Adolff, B. Schulte, J. Möller, M. Weigand, and G. Meier
  
• Inverse spin-Hall effect voltage generation by nonlinear spin-wave excitation, Phys. Rev. B 93, 064408 (2016)
  L. Feiler, K. Sentker, M. Brinker, N. Kuhlmann, F.-U. Stein, and G. Meier
  
• Two-body problem of core-region coupled magnetic vortex stacks, Phys. Rev. B 93, 054411 (2016)
  M. Hänze, C. F. Adolff, S. Velten, M. Weigand, and G. Meier
  
• Nuclear Resonant Surface Diffraction of Synchrotron Radiation, Phys. Rev. Lett. 118, 237204 (2017)
  K. Schlage, L. Dzemiantsova, L. Bocklage, H.-C. Wille, M. Pues, G. Meier and R. Röhlsberger
  
• Simultaneous control of magnetic topologies for reconfigurable vortex arrays, NPG Asia Mat. 9, e348 (2017)
  M.-Y. Im, P. Fischer, H.-S. Han, A. Vogel, M.-S. Jung, W. Chao, Y.-S. Yu, G. Meier, J.-I. Hong, and K.-S. Lee
  
• Vortex circulation patterns in planar microdisk arrays, Appl. Phys. Lett. 110, 262406 (2017)
  S. Velten, R. Streubel, A. Farhan, N. Kent, M.-Y. Im, A. Scholl, S. Dhuey, C. Behncke, G. Meier, and P. Fischer
  
• "Spinwave interference in magnetic vortex stacks" NPG Comm. Phys. 1, 50 (2018)
  C. Behncke, C. F. Adolff, N. Lenzing, M. Hänze, B. Schulte, M. Weigand, and G. Meier
  
• Tunable geometrical frustration in magnonic vortex crystals, NPG Sci. Rep. 8, 186 (2018)
  C. Behncke, C. F. Adolff, S. Wintz, M. Hänze, B. Schulte, M. Weigand, S. Finizio, S. J. Raabe, and G. Meier