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Dissertation zugänglich unter
URN: urn:nbn:de:gbv:18-35178
URL: http://ediss.sub.uni-hamburg.de/volltexte/2007/3517/


Magnetische Nanostrukturen basierend auf Co/Pt-Multilagen, hergestellt mittels selbstorganisierter Masken aus Blockcopolymer-Micellen

Nanopatterning of Co/Pt-multilayers via self-assembled block-copolymer micelles

Stillrich, Holger

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SWD-Schlagwörter: Magnetismus , Magnetooptischer Speicher , Nanodot-Speicher , Nanostrukturiertes Material , Nanotechnologie
Freie Schlagwörter (Deutsch): Co/Pt Multilagen
Freie Schlagwörter (Englisch): Co/Pt multilayer
Basisklassifikation: 33.61 , 33.75 , 33.68 , 33.60
Institut: Physik
DDC-Sachgruppe: Physik
Dokumentart: Dissertation
Hauptberichter: Oepen, Hans Peter (Prof. Dr.)
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 23.10.2007
Erstellungsjahr: 2007
Publikationsdatum: 18.12.2007
Kurzfassung auf Deutsch: In dieser Arbeit wird die Herstellung und Charakterisierung magnetischer Nanostrukturen basierend auf Co/Pt-Multilagen beschrieben. Felder von Nanostrukturen werden mit Hilfe der Selbstorganisation von Blockcopolymer-Micellen mit Durchmessern von wenigen 10nm aus Filmen von Co/Pt-Multilagen hergestellt.

Zum Verständnis der magnetischen Eigenschaften der Nanostrukturen werden zunächst die Eigenschaften von Co/Pt-Multilagen untersucht. Die Filme werden mittels unterschiedlicher Ionenzerstäubungs-Techniken hergestellt und Einflüsse der Herstellungsmethoden auf die strukturellen und magnetischen Eigenschaften der Filme werden untersucht. Anhand des Zusammenhangs zwischen strukturellen und magnetischen Eigenschaften werden Rückschlüsse auf die Ursachen von Grenzflächen- und Volumenbeiträgen von Co/Pt-Multilagen gezogen. Ein Schwerpunkt der Untersuchungen der magnetischen Eigenschaften liegt in der Reorientierung der leichten Magnetisierungsrichtung von einer senkrechten leichten Richtung zu einer leichten Magnetisierund in der Ebene durch Variation der Dicken der Kobalt- und Platinlagen in den Multilagenfilmen. Durch die Kombination von raumintegrierenden und ortsaufgelösten magnetischen Untersuchungsmethoden wird eine gegen die Oberfläche geneigte Magnetisierungsrichtung und ihre Domänenstruktur im Bereich der Reorientierung nachgewiesen. Für die Herstellung von Nanostrukturen werden die magnetischen Eigenschaften der Multilagen auf eine hohe magnetische Anisotropie optimiert.

Aus den Co/Pt-Multilagen werden mittels neuartiger Strukturierungsansätze mit Masken aus Blockcopolymer-Micellen magnetische Lochgitter und Punktgitter durch Ionenätzen hergestellt. Zum Nachweis der Nanostrukturen wird die Morphologie und Topographie in Kombination mit magnetooptischen Signalen untersucht. Änderungen der magnetischen Eigenschaften durch die Strukturierung werden anhand von makroskopischen Messungen und der magnetischen Mikrostruktur diskutiert. Es wird gezeigt, dass magnetische Lochgitter mit Hilfe von Blockcopolymer-Micellen mittels zweier unterschiedlicher Ansätze hergestellt werden können. Die magnetischen Eigenschaften von Lochgittern werden in Abhängigkeit von der leichten Magnetisierungsrichtung der zugrunde liegenden Filme untersucht. Magnetische Punktgitter werden mit Hilfe der Kerne von SiO2-gefüllten Blockcopolymer-Micellen hergestellt. Die magnetischen Eigenschaften werden in Abhängigkeit von der Strukturhöhe und dem Durchmesser der Nanostrukturen untersucht. Die Nanostrukturen zeigen ein eindomäniges Schaltverhalten und ihre Schaltfeldverteilung wird mit Hilfe der Größenverteilung der Partikel beschrieben. Strukturen an der Grenze zum superparamagnetischen Limit werden untersucht.
Kurzfassung auf Englisch: The production and characterization of magnetic nanostructures based on Co/Pt-multilayers are described in this thesis. Nanostructure arrays of Co/Pt multilayer films are generated utilizing the self-assembly of block copolymer micelles with a few 10nm diameter.

For an understanding of the magnetic properties of nanostructures the properties of Co/Pt-multilayer films are examined first. The films are grown via different sputter techniques. The structural and magnetic properties are investigated depending on the deposition technique. The sources of magnetic anisotropy are discussed based on these investigations. One major topic concerning Co/Pt-multilayers is the reorientation of the easy axis of magnetization from perpendicular to in-plane as a function of the cobalt and platinum layer thicknesses. Combining averaging magnetization measurements and high resolution magnetic imaging, the canting of magnetization within the reorientation transition and a canted domain structure were found. The basis for magnetic nanostructures are Co/Pt-multilayers that were optimized for strong magnetic anisotropy.

Magnetic antidot and dot arrays are generated from Co/Pt-multilayers via novel methods utilizing block copolymer micelle masks and ion milling. The generation of nanostructure arrays is proven by the morphologic and topographic properties, combined with the evolution of magneto-optic signals. Two different approaches for the generation of antidot arrays are shown. The magnetic properties of antidot arrays with perpendicular and in-plane easy magnetization are investigated. Magnetic dot arrays are produced utilizing the cores of SiO2 filled block copolymer micelles. The dot arrays consist of single domain particles. The switching field distribution of the dot arrays is analysed and described using the size distribution of the magnetic particles. Magnetic nanostructures in the region of the superparamagnetic limit are investigated.

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