Kurzfassung
In dieser Arbeit wird die Ummagnetisierung von quadratischen Dünnschicht-Elementen aus Permalloy sowie das strominduzierte und feldinduzierte Ablösen von Domänenwänden aus Einschnürungen in Permalloy-Nanodrähten mit ballistischer Hall-Mikromagnetometrie untersucht. Permalloy-Nanostrukturen sind von erheblicher Bedeutung für zukünftige magnetische Datenspeicher. Mit der Untersuchungsmethode kann das Streufeld magnetischer Nanostrukturen in einem großen Temperaturbereich nichtinvasiv detektiert werden. Anhand von Wiederholungsmessungen lassen sich stochastische Variationen der Magnetisierungsumkehrprozesse identifizieren. Es wird experimentell gezeigt, dass Permalloy-Quadrate bei Temperaturen unterhalb der Temperatur flüssigen Heliums ihre Magnetisierungsrichtung in einem äußeren Magnetfeld durch Nukleation, Verzerrung und anschließende Vernichtung eines Landau-Musters umkehren. Bei erhöhten Temperaturen treten vor der Nukleation des Landau-Musters nichtreversible Übergänge zwischen hochremanenten Magnetisierungszuständen auf. Die ballistische Hall-Mikromagnetometrie wird eingesetzt, um das Streufeld von Domänenwänden zu detektieren, die durch Einschnürungen in Nanodrähten festgehalten werden. Das äußere Magnetfeld, das zum Ablösen einer Domänenwand aus einer Einschnürung angelegt werden muss, ist bei tiefen Temperaturen wohldefiniert und hängt stark von der Breite der Einschnürung ab. Dieses Magnetfeld nimmt sowohl bei Erhöhung der Temperatur als auch bei Einprägung von Strompulsen in den Nanodraht ab. Bei erhöhten Temperaturen werden andere Domänenwandkonfigurationen sowie stochastische Variationen der Domänenwand-Ablöseprozesse beobachtet.
The magnetization reversal of square-shaped permalloy platelets as well as field-induced and current-induced depinning of domain walls from constrictions in permalloy nanowires is studied in this thesis by ballistic Hall micromagnetometry. Permalloy nanostructures are highly relevant for the realization of future magnetic memory and storage devices. The investigation method allows to detect the stray field of magnetic nanostructures non-invasively in a wide temperature range. Repeated measurements are used to identify stochastic variations of magnetization-reversal processes. Experimental results show that below liquid-helium temperature permalloy squares reverse their magnetization in an external-field sweep via nucleation, distortion, and subsequent annihilation of a magnetic Landau pattern. At elevated temperatures, the nucleation of the Landau pattern is preceded by non-reversible transitions between high-remanent micromagnetic states. Ballistic Hall micromagnetometry is implemented to detect the stray field of domain walls that are pinned at constrictions in nanowires. The external field required to depin a domain wall from a constriction is well-defined at low temperature and depends sensitively on the width of the constriction. The depinning field is reduced strongly with increasing temperature as well as by the injection of current pulses into the nanowire. Different domain-wall configurations and stochastically varying depinning processes are observed at elevated temperatures.