Kurzfassung
Neue Konzepte für logische Schaltungen und Datenspeicher auf der Grundlage von magnetischen Domänenwänden in Nanostrukturen erfordern ein möglichst umfassendes Verständnis der Dynamik solcher Wände. In dieser Arbeit werden die kontrollierte Erzeugung und Vernichtung durch Oersted-Feldpulse sowie die interne Magnetisierungsstruktur von Domänenwänden in Nanaodrähten untersucht. Die elektrische Messung des Magnetowiderstandes wird verwendet, um verschiedene auftretende Prozesse wie temporäre oder permanente Erzeugung und kontinuierliche Bewegung bei nanosekundenlangen Feldpulsen und externen Magnetfeldern zu identifizieren. Eine kontrollierte Erzeugung von Domänenwänden mit definiertem magnetischem Muster (Transversal oder Vortex), Typ (Head-to-Head oder Tail-to-Tail ausgerichtete Magnetisierung und Drehsinn der Magnetisierung (Chiralität im oder gegen den Uhrzeigersinn) wird zuverlässig verwirklicht. Durch Beeinflussung des Entstehungsprozesses von nacheinander erzeugten Wänden durch Magnetfeldeigenschaften können Wände gegenseitig vernichtet werden oder mehrere Wände hintereinander in einem Nanodraht platziert werden.
Der zeitliche Ablauf des Entstehungsprozesses wird mittels zeitaufgelöster Magnetowiderstands-Messungen und Röntgentransmissionsmikroskopie in Verbindung mit mikromagnetischen Simulationen analysiert. Nach vollständiger Ausbildung der Wände werden Wandtransformationen oberhalb eines kritischen Antriebsfeldes, dem Walker-Breakdown, beobachtet. In niedrigeren Feldern kann ein starker Zusammenhang zwischen Anregungen der internen Wandstruktur und der makroskopischen Bewegung der Wand aufgezeigt werden.
The proposal of logic- and memory devices based on magnetic domain-wall motion in nanostructures created a great demand on the understanding of the dynamics of domain walls. In this thesis the controlled creation and annihilation of domain walls by Oersted-field pulses as well as their internal dynamics during motion are studied. Electric measurements of the magnetoresistance are utilized to identify permanent- or temporal creation and continuous motion initiated by nanosecond short field pulses in external magnetic fields. The injection of domain walls into nanowires with control of their magnetic pattern (transverse or vortex), their type (head-to-head or tail-to-tail magnetization orientation) and their sense of magnetization rotation (clockwise- or counter clockwise chirality) is reliably achieved. Influencing the creation process of consecutively created domain walls to obtain multiple walls inside one wire or to mutually annihilate the walls is found to be possible by changes of magnetic field parameters. The time structure of the creation process is analyzed by time-resolved magnetoresistance measurements and transmission X-ray microscopy in combination with micromagnetic simulations. After complete formation wall transformations are observed above acritical driving field, the Walker breakdown. Internal excitations of vortex domain walls are also found in low field motion. A strong interplay between internal dynamics and the macroscopic motion is identified.