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KOBRA - Dokumentenserver der Universität Kassel  → Fachbereiche  → FB 10 / Mathematik und Naturwissenschaften  → Institut für Physik  → Experimentalphysik IV - Dünne Schichten und Synchrotronstrahlung  → Dissertationen 

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http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:hebis:34-2677

Titel: Magnetische Kopplungen in magneto-optischen Speicherschichten
Autor(en): Martin, Lars
Schlagworte (SWD): Magnetooptischer SpeicherAustauschkopplungMagnetooptikSeltenerdmetallÜbergangsmetalllegierung
Klassifikation (DDC): 530 - Physik (Physics)
Erscheinungsdatum: 25-Jul-2005
Zusammenfassung: Im Rahmen dieser Arbeit wurden magneto-optische Speicherschichten und ihre Kopplungen untereinander untersucht. Hierzu wurden zum Einen die für die magneto-optische Speichertechnologie "klassischen" Schichten aus RE/TM-Legierungen verwendet, zum Anderen aber auch erfolgreich Granate integriert, die bisher nicht in diesem Anwendungsgebiet verwendet wurden. Einleitend werden die magneto-optischen Verfahren, die resultierenden Anforderungen an die dünnen Schichten und die entsprechenden physikalischen Grundlagen diskutiert. Außerdem wird auf das Hochfrequenz-Sputtern von RE/TM-Legierungen eingegangen und die verwendeten magneto-optischen Messverfahren werden erläutert [Kap. 2 & 3]. Die Untersuchungen an RE/TM-Schichten bestätigen die aus der Literatur bekannten Eigenschaften. Sie lassen sich effektiv, und für magneto-optische Anwendungen geeignet, über RF-Sputtern herstellen. Die unmittelbaren Schicht-Parameter, wie Schichtdicke und Terbium-Konzentration, lassen sich über einfache Zusammenhänge einstellen. Da die Terbium-Konzentration eine Änderung der Kompensationstemperatur bewirkt, lässt sich diese mit Messungen am Kerr-Magnetometer überprüfen. Die für die Anwendung interessante senkrechte magnetische Anisotropie konnte ebenfalls mit den Herstellungsbedingungen verknüpft werden. Bei der Herstellung der Schichten auf einer glatten Glas-Oberfläche (Floatglas) zeigt die RE/TM-Schicht bereits in den ersten Lagen ein Wachstumsverhalten, das eine senkrechte Anisotropie bewirkt. Auf einer Quarzglas- oder Keramik-Oberfläche wachsen die ersten Lagen in einer durch das Substrat induzierten Struktur auf, danach ändert sich das Wachstumsverhalten stetig, bis eine senkrechte Anisotropie erreicht wird. Dieses Verhalten kann auch durch verschiedene Pufferschichten (Aluminium und Siliziumnitrid) nur unwesentlich beeinflusst werden [Kap. 5 & Kap. 6]. Bei der direkten Aufbringung von Doppelschichten, bestehend aus einer Auslese-Schicht (GdFeCo) auf einer Speicherschicht (TbFeCo), wurde die Austausch-Kopplung demonstriert. Die Ausleseschicht zeigt unterhalb der Kompensationstemperatur keine Kopplung an die Speicherschicht, während oberhalb der Kompensationstemperatur eine direkte Kopplung der Untergitter stattfindet. Daraus ergibt sich das für den MSR-Effekt erwünschte Maskierungsverhalten. Die vorher aus den Einzelschichten gewonnen Ergebnisse zu Kompensationstemperatur und Wachstumsverhalten konnten in den Doppelschichten wiedergefunden werden. Als Idealfall erweist sich hier die einfachste Struktur. Man bringt die Speicherschicht auf Floatglas auf und bedeckt diese direkt mit der Ausleseschicht [Kap. 7]. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass es möglich ist, den Faraday-Effekt einer Granatschicht als verstärkendes Element zu nutzen. Im anwendungstauglichen, integrierten Schichtsystem konnten die kostengünstig, mit dem Sol-Gel-Verfahren produzierten, Granate die strukturellen Anforderungen nicht erfüllen, da sich während der Herstellung Risse und Löcher gebildet haben. Bei der experimentellen Realisierung mit einer einkristallinen Granatschicht und einer RE/TM-Schicht konnte die prinzipielle Eignung des Schichtsystems demonstriert werden [Kap. 8].In the context of this work magneto-optic memory layers and the coupling among them were examined. On the one hand the "classical" layers of RE/TM alloys for magneto-optic storage technology were used. On the other hand garnet films were integrated successfully, which have so far not been used for this type of application. In the introduction the magneto-optic procedures, the resulting requirements on the thin layers and the appropriate physical fundamentals are discussed. In addition the high frequency sputtering of RE/TM alloys and the used magneto-optic measuring procedures will be described [chapter 2 & 3]. The investigations of RE/TM layers confirm the characteristics known from the literature. They can be manufactured effectively and suitable for magneto-optic applications by means of RF sputtering. The direct layer characteristics (such as layer thickness and terbium concentration) can be adjusted by means of simple RF parameters. The terbium concentration causes a change of the compensation temperature. This temperature can be examined with Kerr magnetometer measurements. The perpendicular magnetic anisotropy, which is interesting for the application, could also be linked with the manufacturing conditions. During the production of the layers on a smooth glass surface (float glass) the RE/TM layer show from the very first layers a growth behavior leading to a perpendicular anisotropy. On a quartz glass or a ceramic surface the first layers grow up in a structure induced by the substrate. Afterwards the growth behavior steadily changes, until a perpendicular anisotropy is reached. This behavior is only marginally influenced when different buffer layers (aluminum and silicon nitride) are used [chapter 5 & 6]. When producing directly double layers, consisting of a masking layer (GdFeCo) on a memory layer (TbFeCo), the exchange coupling was demonstrated. Below the compensation temperature the masking layer does not show a coupling to the memory layer, while above the compensation temperature a direct coupling of the layers takes place; this results in the desired masking behavior needed for the MSR effect. The results gained from single layers (compensation temperature and growth behavior) could be regained in the double layer system. The simplest structure is ideally suited by applying the memory layer on floating glass and covering it directly with the masking layer [chapter 7]. Additionally it was shown that it is possible to use the Faraday effect of a garnet layer as an amplifying element. In the application-suited integrated layer system, economically produced sol-gel-garnets could unfortunately not fulfill the structural requirements, because during the production process tears and holes are formed. The experimental realization with a single-crystal garnet layer and a RE/TM layer could demonstrate the principal suitability of the layer system [chapter 8].
URI: urn:nbn:de:hebis:34-2677
Sammlung(en):Dissertationen

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