Spindynamik in lateral strukturierten "Magnetlandschaften" mit ferromagnetisch/paramagnetischen Grenzflächen

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr. Manfred Albrecht; Anna Semisalova, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 392402498

Übergangsmetalllegierungen, deren magnetische Eigenschaften empfindlich auf strukturelle Unordnung reagieren, bieten eine einzigartige Möglichkeit zur Herstellung von lateralen periodisch angeordneten magnetischen Strukturen. Solche künstlichen magnetischen Landschaften mit periodischer Anordnung von benachbarten ferromagnetischen (FM) und paramagnetischen (PM) Bereichen sind besonders vielversprechend für die Untersuchung von nanoskaligen spinabhängigen Phänomenen. Derartige Strukturen lassen sich beispielsweise mittels Ionenstrahlbestrahlung von Fe60Al40-Legierungsschichten realisieren. Dieses Material ist in der geordneten B2-Struktur paramagnetisch, während eine strukturelle Unordnung den Übergang zu einer A2- (oder bcc) -Struktur und damit verbunden einen ferromagnetischen Zustand induziert. Dies ermöglicht nun eine laterale Strukturierung mittles Ionenbestrahlung unter Verwendung von Bestrahlungsmasken. In diesem gemeinsamen Projekt sollen die statischen magnetischen Eigenschaften wie der Ummagnetisierungsprozess und die Spindynamik in solchen FeAl-basierten lateralen Strukturen mit periodischen FM-PM Grenzflächen untersuchen werden. Hierzu wird die Ferromagnetische Resonanz (FMR)-Technik im Multifrequenzbereich für die Untersuchung der Spindynamik eingesetzt. Der erste Teil des Projekts soll sich mit Bilagenstrukturen befassen, um die Eigenschaften von FeAl als Spinsenke oder Spinquelle, jeweils im PM und FM Zustand, zu verstehen. Besonders die PM-FM Grenzfläche spielt hierbei eine entscheidende Rolle. Anschliessend stehen lateral strukturierte Schichten, die durch Ionenbestrahlung durch lithographische Bestrahlungsmasken sowie selbstorganisierte Monolagen aus Polystyrol-Nanopartikeln hergestellt werden, im Vordergrund der Untersuchungen. Analysen der statischen magnetischen Eigenschaften wie Magnetisierung, Koerzivität, magnetische Anisotropie in Abhängigkeit von der Strukturgrösse und Ausdehnung der eingebetteten FM Strukturen sind hierzu notwendig, um die Ergebnisse der Studien zur Spin-Dynamik besser verstehen zu können. Im Besonderen sollen Aufschlüsse bezüglich des lateralen Spin-Pumpens durch den Transfer von Drehmoment an der FM/PM Grenzfläche gewonnen werden, sowie über magnetische Anregungen durch die Spinsenken, welche bisher nur in magnetischen Multilagen beobachtet werden konnten. Systematische Untersuchung der magnetischen Dämpfung in diesen neuartigen Systemen mit vertikalen bzw. horizontalen FM-PM Grenzflächen sollen unter Berücksichtigung des Einflusses von Zwei-Magnon-Streuungsprozessen durchgeführt werden. Diese Studien sollen ein besseres Verständnis über die zugrundeliegenden Mechanismen geben und dienen als Grundlage für die weitere Anwendung komplexer künstlicher magnetischer Landschaften für die Spintronik und Magnonik.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Chile
• Kooperationspartner: Professor Pedro Landeros, Ph.D.