Kurzfassung
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Anwendung der
magnetischen Kraftmikroskopie zur Untersuchung mikromagnetischer
Eigenschaften von dünnen magnetischen Schichten und Mikrostrukturen
unter Umgebungs- und Ultra-Hochvakuum (UHV)-Bedingungen.
Im Anschluß an die allgemeine Einführung im ersten Kapitel wird
im zweiten Kapitel die Methodik und die Operationsarten der magnetischen
Kraftmikroskopie detailliert vorgestellt.
Ein Vergleich mit anderen magnetischen
Abbildungsverfahren und eine Beschreibung der an Festkörperoberflächen
wirkenden Kräfte wird ebenfalls gegeben.
Das dritte Kapitel beschäftigt sich mit der Präparation der
magnetischen Sonden.
Die laterale Auflösung und die Sensitivität der magnetischen Kraftmikroskopie
wird weitgehend von den zur Detektion verwendeten magnetischen Sonden bestimmt.
Es werden die magnetischen Eigenschaften mit unterschiedlichen
ferromagnetischen Materialien und nach verschiedenen Verfahren beschichteten
Sonden, erläutert.
Im vierten Kapitel wird die Untersuchung des Einflusses von kleinen externen
Magnetfeldern und unterschiedlichen Herstellungsparametern auf die
mikromagnetische Struktur von Kobaltmultischichten bzw. Kobaltlegierungen
mittels magnetischer Kraftmikroskopie diskutiert.
Die in diesem Kapitel untersuchten magnetischen Schichten sind potentielle
Materialsysteme zur magnetischen Datenspeicherung.
Das fünfte Kapitel zeigt die Möglichkeiten, gezielte magnetische Änderungen
im Submikrometerbereich durch Oberflächenmodifikationen
mit Hilfe der Rastersensormethoden zu erzeugen und mittels der magnetischen
Kraftmikroskopie abzubilden.
Desweiteren werden die magnetischen Eigenschaften und das
Ummagnetisierungsverhalten unter dem
Einfluß des magnetischen Streufeldes der magnetischen Sonde von
Kobalt-Dots untersucht.
Im sechsten Kapitel werden ferromagnetische Strukturen
in polykristallinen Kobaltschichten wie z.B. die magnetische Feinstruktur
und Domänenwandstrukturen untersucht. Die magnetische Kraftmikroskopie
gestattet es, aufgrund der hohen Sensitiviät und hohen lateralen Auflösung
Informationen über einzelne Domänenwandabschnitte zu erhalten.
Ein Modell für die Erklärung des magnetischen Kontrastes wird detaillert
erläutert.
Das siebte Kapitel zeigt den instrumentellen Aufbau des ersten magnetischen
Kraftmikroskops im Ultra-Hochvakuum und die ersten Resultate der Untersuchung
von dünnen Kobaltschichten.
Besondere Beachtung wird in diesem Kapitel der Präparation der magnetischen Sonden unter
UHV-Bedingungen zuteil, da diese für die
Magnetkraftmikroskopie von essentieller Bedeutung ist.
The present work deals with the application of magnetic force microscopy (MFM) to study the micromagnetic properties of magnetic thin films and microstructures. The investigations were performed under ambient and ultra-high vacuum conditions. The short introduction given in the first chapter is followed by a presentation of the method and theoretical background of MFM. A comparison with other imaging techniques and a discussion of surface forces are presented in the second chapter. The third chapter describes the preparation and the magnetic properties of magnetic force probes. The ferromagnetic coating is the key to gaining high resolution and high sensitivity in MFM. The fourth chapter presents the MFM investigation of stability and changes of domain structures of Co/Pt multilayers and CoCr alloy samples due to small magnetic fields and variations of preparation parameters. These materials are possible candidates for high density magnetic recording. In the fifth chapter the application of MFM for local changes of micromagnetic structures is discussed. Changes of the magnetic stray-field distribution due to surface modifications by scanning probe methods (SPM) are presented. Furthermore, magnetic properties of nanostructured cobalt dot arrays and the induced magnetization switching are studied by MFM. The sixth chapter deals with the investigation of cross-tie walls and magnetic ripple structures in thin polycrystalline Co films. MFM is capable of resolving the magnetic structure of single cross-ties due to its high sensitivity and resolution. A model is proposed to explain the magnetic contrast as observed by MFM. The seventh chapter contains a description of the instrumentation and the first results of MFM under ultrahigh vacuum (UHV) conditions. UHV conditions permit the acquisition of magnetic information of tip and sample without any cap layer to prevent oxidation. Tip preparation is discussed in detail and a study of thin Co films is presented.