Spin- und Magnetisierungsdynamik, Magnetoimpedanz
Wir haben Experimente aufgebaut, die neben dem quasistatischen Ummagnetisierungsverhalten von ferromagnetischen Mikro- und Nanostrukturen auch die Magnetisierungs- und Spin-Dynamik erfassen. Die relevante Zeitskala ist dabei die sub-nsec-Zeitskala.
Zur Messung im Zeitbereich haben wir das pulsed inductive microwave magnetometer (PIMM) realisiert. Ein Spannungspulsgenerator erzeugt eine Spannungsstufe mit einer Anstiegszeit von 15 ps und speist dieses Signal in einen koplanaren Wellenleiter ein, der auf der ferromagnetischen Probe integriert ist. Das mitgeführte Magnetfeld des entsprechenden Strom-Pulses regt lokal die Spin-Präzession im Ferromagneten an. Mit Hilfe eines digitalen Sampling-Oszilloskops erfassen wir stroboskopisch diejenige Hochfrequenzspannung, die von der Spin-Präzession wiederum im Wellenleiter erfasst wird.
Derartige Experimente an ferromagnetischen Nanostrukturen lassen Aussagen zur Lese-/Schreib-Geschwindigkeit von zukünftigen magnetischen Speichermedien zu („quantized magnetic disk“, „MRAM - magnetoresistive random access memory“).
Zur Messung im Frequenzbereich setzen wir ein Magnetoimpedanz-Meßverfahren ein. Dazu werden ferromagnetische Dünnschichtstrukturen mit Hilfe eines Netzwerk-Analysators hinsichtlich der frequenzabhängigen Leitfähigkeit bis 26 GHz charakterisiert, indem koplanare Wellenleiter integriert werden. Dadurch gewinnen wir Aussagen zur ferromagnetischen Resonanz und zu Spinwellen-Anregungen abhängig von der Breite der Wellenleiter.