Der magnetische Vortex ist der einfachste, nicht-triviale Grundzustand in ferromagnetischen Mikro- und Nanostrukturen, was ihn zu einem interessanten Studienobjekt für grundlagenphysikalische Untersuchungen macht. Zusätzlich wird der Vortex neben möglichen Spintronikanwendungen auch im Kontext magnetischer Speichermedien diskutiert, seit experimentell gezeigt wurde, dass seine Kernpolarität durch magnetische Hochfrequenzfelder umgeschaltet werden kann. In dieser Arbeit wird eine Möglichkeit entwickelt, die Polarität des Vortexkerns mit sub-100 ps magnetischen Pulsen kontrolliert zu schalten, was ein Schreiben des Zustandes mit deutlich höheren Taktraten ermöglichen würde als dies in aktuellen Computern üblich ist. Der Umschaltvorgang wird experimentell mit Hilfe zeitaufgelöster Röntgenmikroskopie abgebildet und durch mikromagnetische Simulationen weiter untersucht. Hierbei werden vor allem die Rolle magnetostatischer Spinwellen und der Einfluss von bisher nicht berücksichtigten höheren Gyromoden diskutiert. In diesem Zusammenhang werden die dynamischen Eigenmoden mit Hilfe von dreidimensionalen mikromagnetischen Simulationen untersucht und wesentliche Unterschiede gegenüber den bisher üblichen zweidimensionalen Betrachtungen vorgestellt. Schließlich wird eine Technik entwickelt, um mit Hilfe magnetischer Tunnelelemente die Vortexkernpolarität elektrisch auszulesen und Vortexdynamik im Labor zu betreiben.
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Information
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9783736991576
Edition
1Table of contents
- Inhaltsverzeichnis
- Summary
- Abkürzungsverzeichnis
- KAPITEL 1 Einleitung
- Teil I Theoretische Grundlagen
- KAPITEL 2 Theorie des Mikromagnetismus
- KAPITEL 3 Magnetische Mikrostrukturen und Vortizes
- KAPITEL 4 Dynamische Anregungsmoden in Vortexstrukturen und Vortexkerninversion
- Teil II Verwendete Techniken und Methoden
- KAPITEL 5 Röntgenmikroskopie
- KAPITEL 6 Zeitaufgelöste Röntgenmikroskopie
- KAPITEL 7 Präparation und Charakterisierung der Vortexproben
- KAPITEL 8 Mikromagnetische Simulationen
- KAPITEL 9 Experimentelle Bestimmung der magnetischen Materialparameter einer Vortexstruktur
- Teil III Experimente zum schnellen, gepulsten Vortexkernschalten
- KAPITEL 10 Vortexkernschalten durch quasi-resonante, gepulste Anregung: Gyromode
- KAPITEL 11 Vortexkernschalten durch sub-100 ps Pulse: Spinwellenbegleitetes, unidirektionales Vortexkernschalten
- Teil IV Der Vortex und sein Kern in dreidimensionaler Betrachtung
- KAPITEL 12 Profil des Vortexkerns
- KAPITEL 13 Dreidimensionale Aspekte zur Vortexkerninversion
- KAPITEL 14 (Flexo-) Gyromoden höherer Ordnung
- Teil V Vortexdynamik mitmagnetischen Tunnelelementen
- KAPITEL 15 Magnetische Tunnelelemente (MTJ)
- KAPITEL 16 MTJ-Experimente an Vortex Proben
- KAPITEL 17 Zusammenfassung
- Teil VI Anhang
- ANHANG A Zur Landau-Lifschitz-Gilbert Gleichung
- ANHANG B Interne Funktionsweise des FPGA
- ANHANG C Präparation von Lamellen für TEM-Messungen
- ANHANG D Messung von Strukturen unterhalb der Rayleigh Auflösung
- ANHANG E Weitere Betrachtungen zur Hybridisierung von G0 und G1
- Literaturverzeichnis
- Abbildungsverzeichnis mit Quellenangaben
- Liste der Veröffentlichungen