Strominduziertes magnetisches Schalten von einkristallinen Eisenschichten:
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Jülich
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|---|---|
| adam_text | Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung 1
2 Grundlagen 3
2.1 Ferromagnetismus kristalliner Dünnschichten 3
2.2 Zwischenschichtaustauschkopplung 6
2.3 Spinpolarisation und CPP GMR 9
2.4 Dynamik eines Ferromagneten 12
2.5 Strominduzierte Spin Transfer Effekte 14
2.5.1 Das Spin Transfer Modell 14
2.5.2 Herleitung der kritischen Stromstärke 19
2.5.3 Größe der kritischen Stromstärke für das Fe/Ag System . 21
2.5.4 Experimenteller Nachweis 22
2.6 Oersted Feld vs. Spin Transfer 24
2.7 Überblick über die aktuelle Forschung 25
3 Herstellung ; Charakterisierung der Schichtsysteme 27
3.1 Molekularstrahlepitaxie 27
3.2 Magnetische Eigenschaften der Schichtsysteme 31
3.2.1 Der Magneto Optische Kerr Effekt 31
3.2.2 Fe/Cr/Fe System 33
3.2.3 Fe/Cr/Fe/Ag/Fe System 34
3.3 Temperaturstabilität der Schichten 36
4 Strukturierung der Nanomagnete 39
4.1 Schritt 1: Herstellung der unteren Zuleitungen 39
4.1.1 Optische Lithographie im Positivprozeß 40
4.1.2 Ionenstrahlätzen der unteren Leiterbahnen 42
4.2 Schritt 2: Präparation der Nanomagnete 45
4.2.1 Elektronenstrahlschreiben von Punkten 45
4.2.2 Ionenstrahlätzen der Nanomagnete 48
4.2.3 Planarisierung und Offnen der Isolation 50
4.3 Schritt 3: Kontaktierung der Nanomagnete 52
5 Ergebnisse: GMR Strominduziertes Magnetisches Schalten 55
5.1 Der Widerstandsmeßplatz 55
5.2 Das Fe/Cr/Fe System 58
5.2.1 Allgemeines Verhalten des Widerstands 58
5.2.2 Messungen des Riesenmagnetowiderstands 62
5.2.3 Strominduzierte Effekte 63
5.2.4 Probleme , Verbesserungen 70
5.3 Das Fe/Cr/Fe/Ag/Fe System 71
I
5.3.1 Allgemeines Verhalten des Widerstands 71
5.3.2 Messungen des Riesenmagnetowiderstands 72
5.3.3 Strominduzierte Effekte 74
5.3.4 Probleme 81
6 Auswertung Diskussion der Ergebnisse 83
6.1 Sättigungsfelder und Mikromagnetismus 83
6.1.1 Nähere Betrachtung der Nanomagnete 83
6.1.2 Mikromagnetische Simulation 84
6.1.3 Vergleich mit Experiment 87
6.2 Diskussion zum strominduzierten Schalten 88
6.2.1 Vergleich der Messungen am Fe / Cr / Fe System 88
6.2.2 Vergleich der Messungen am Fe / Cr / Fe / Ag / Fe System . 90
6.3 Vergleich der kritischen Stromstärken 91
7 Zusammenfassung Ausblick 94
A Verfahren zur Nanostrukturierung 96
Literatur 100
II
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Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung 1
2 Grundlagen 3
2.1 Ferromagnetismus kristalliner Dünnschichten 3
2.2 Zwischenschichtaustauschkopplung 6
2.3 Spinpolarisation und CPP GMR 9
2.4 Dynamik eines Ferromagneten 12
2.5 Strominduzierte Spin Transfer Effekte 14
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2.5.3 Größe der kritischen Stromstärke für das Fe/Ag System . 21
2.5.4 Experimenteller Nachweis 22
2.6 Oersted Feld vs. Spin Transfer 24
2.7 Überblick über die aktuelle Forschung 25
3 Herstellung ; Charakterisierung der Schichtsysteme 27
3.1 Molekularstrahlepitaxie 27
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3.2.1 Der Magneto Optische Kerr Effekt 31
3.2.2 Fe/Cr/Fe System 33
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3.3 Temperaturstabilität der Schichten 36
4 Strukturierung der Nanomagnete 39
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4.2 Schritt 2: Präparation der Nanomagnete 45
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4.2.3 Planarisierung und Offnen der Isolation 50
4.3 Schritt 3: Kontaktierung der Nanomagnete 52
5 Ergebnisse: GMR Strominduziertes Magnetisches Schalten 55
5.1 Der Widerstandsmeßplatz 55
5.2 Das Fe/Cr/Fe System 58
5.2.1 Allgemeines Verhalten des Widerstands 58
5.2.2 Messungen des Riesenmagnetowiderstands 62
5.2.3 Strominduzierte Effekte 63
5.2.4 Probleme , Verbesserungen 70
5.3 Das Fe/Cr/Fe/Ag/Fe System 71
I
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5.3.4 Probleme 81
6 Auswertung Diskussion der Ergebnisse 83
6.1 Sättigungsfelder und Mikromagnetismus 83
6.1.1 Nähere Betrachtung der Nanomagnete 83
6.1.2 Mikromagnetische Simulation 84
6.1.3 Vergleich mit Experiment 87
6.2 Diskussion zum strominduzierten Schalten 88
6.2.1 Vergleich der Messungen am Fe / Cr / Fe System 88
6.2.2 Vergleich der Messungen am Fe / Cr / Fe / Ag / Fe System . 90
6.3 Vergleich der kritischen Stromstärken 91
7 Zusammenfassung Ausblick 94
A Verfahren zur Nanostrukturierung 96
Literatur 100
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