"Hall- und Bend-Widerstands-Magnetometrie an mikro- und nanostrukturierten Ferromagneten"

"Hall- and Bend-resistance measurements on micro- and nanostructured ferromagnets "

Kurzfassung

Nanostrukturierte Ferromagnete sind von besonders großem Interesse für die fortschreitende Entwicklung von magneto-elektronischen Schaltungen. In dieser Arbeit wurden verschiedene Nanostrukturen mit unterschiedlicher Form aus der Legierung Permalloy (Ni₈₀Fe₂₀) hergestellt und untersucht:

Insbesondere wurde der Einfluß der Geometrie auf das magnetische Verhalten der Nanostrukturen untersucht. Die Streufelder der Ferromagnete wurden detailliert mit Hall-Magnetometrie und dem in dieser Arbeit entwickelten Bend-Widerstands-Magnetometer vermessen. Umpfangreiche mikromagnetische Simulationen wurden durchgeführt, um die Messungen zu interpretieren. Mehrere Strukturen wurden zusätzlich mit Magnet-Kraft-Mikroskopie (MFM) untersucht.

Bei den Zwei-Mikromagnet-System war es uns möglich die Streufelder während des Umkehrprozesses zu lokalisieren. Das eingeschnürte Quadrat zeigte eine unsymmetrische Hysteresekurve, im Gegensatz zu einem ungestörten Quadrat, das ein symmetrisches Verhalten aufwies. Bei den Nanoringen wurden charakteristische Ring- und Vortex-Zustände während des Ummagnetisierungsprozesses gefunden. Die auftretenden Zustände hingen von der Breite des Ringes ab.

Titel

Kurzfassung

Summary

Nanostructured ferromagnets are of great interest for developments in the fields of magnetoelectronics and spintronics. In this work various Permalloy (Ni₈₀ Fe₂₀) nanostructures exhibiting different shapes have been prepared and investigated:

In particular, we studied the effect of the geometry on the magnetic behavior. The nanostructures were investigated in detail by measuring their stray field with Hall magnetometry and with bend-resistance-magnetometer which was developed in this work. Micromagnetic simulations have been performed to interpret the experimental results in detail. Several structures were further examined with magnetic force microscopy.

For the two micromagnets, we were able to localize the different stray fields during the reversal process. The indented quadratic disks exhibited an asymmetric hysteretic behavior in contrast to a normal square, which showed a symmetric hysteretic trace. For the nanorings, we in particular found that characteristic ring and vortex states are formed during the reversal process which were dependent on the width of the nanoring.