Die Nutzung magnetischer Inseln in Nanogröße
Eine bedeutende Größe bei der Charakterisierung der magnetischen Eigenschaften vom Materialien ist die Breite der Umschaltfeldverteilung (switching field distribution, SFD), der statistischen Beschreibung der beobachteten Umschaltfelder. Eine breite SFD bedeutet eine in gewissem Maße zufällige Umkehrung der Magnetisierung ist somit nicht wünschenswert. Die Nutzung von Bitmustermedien (bit-patterned media, BPM) stellt die vielversprechendste Alternative für neue Datenspeicherparadigmen dar, ist jedoch mit der Anforderung verbunden, ihre SFD in Zukunft zu senken. Um dies möglich zu machen, haben sich die EU-finanzierten Wissenschaftler des Projekts "Anisotropy distributions in nanomagnetic arrays for patterned media" (ANDIST) zum Ziel gesetzt, die bestehenden Kenntnisse zu vertiefen. BPM speichern Bits (0 oder 1 ja nach Magnetisierungsrichtung) in magnetischen Inseln in Nanogröße. Die Speicherdichte erhöht sich mit sinkendem Inseldurchmesser und soll neue Maßstäbe für Speichergeräte setzen. Die ANDIST-Wissenschaftler entwickelten und nutzten mehrere hochmoderne Messverfahren und experimentelle Techniken, um die Faktoren zu beleuchten, die der SFD bei nanoskopischen magnetischen Inseln zugrunde liegen. Durch einen innovativen Ansatz wurde die Beobachtung der magnetischen Umschaltung einzelner Inseln mit einem Durchmesser bis mindestens 25 Mikrometern ermöglicht. Die experimentellen Ergebnisse stimmen mit den numerischen Simulationen überein und theoretische Arbeit erlaubt Modellvorhersagen auch für die kleinsten Inseln mit einem Durchmesser von unter 10 Mikrometer. Die Arbeit wurde in der angesehenen, von Experten geprüften Fachzeitschrift "Applied Physics" veröffentlicht. Der magnetooptische Kerr-Effekt (MOKE) ist ein gängiges Maß für die Magnetisierungseigenschaften. Die Wissenschaftler leisteten Pionierarbeit mit einem neuen MOKE-System, das die Messung der Mechanismen der Magnetisierungsumkehrung bei kleinen Arrays von Nano-Inseln mit einer Fläche von 2 Quadratmikrometern ermöglicht. Die nie dagewesene Detailgenauigkeit ermöglicht eine Korrelation der Nanostruktur und der physikalischen Eigenschaften mit der Funktion. Das Team setzte Kleinwinkelmesstechniken für großflächige Nano-Insel-Arrays mit mehreren tausend Inseln unterschiedlicher Größe und Periodizität ein. Die Wissenschaftler erhielten die bis heute statistisch aussagekräftigsten Ergebnisse zum mittleren Inseldurchmesser und zu Durchmesserschwankungen. Die Erkenntnisse aus dem ANDIST-Projekt bilden eine solide Grundlage für die zukünftige Entwicklung von Geräten mit ultrahoher Speicherdichte. Die Ergebnisse wurden bereits durch zahlreiche wissenschaftliche Arbeiten, die sich in verschiedenen Stadien der Publikation befinden, sowie über Konferenzen, Workshops und Besprechungen an Hochschulen verbreitet. Aus dem Projekt sind unter anderem neue Instrumente und Verfahren hervorgegangen. Starke wissenschaftliche Banden bilden bereits die Basis für neue Vorschläge für gemeinsame Forschungsarbeit, wodurch eine Verstärkung der Projektauswirkungen garantiert wird.
Schlüsselbegriffe
Nanomaßstab, magnetische Inseln, nanomagnetisch, Umschaltfeldverteilung, Bitmustermedien, ultrahochdicht, Datenspeicher, anisotrope Verteilungen, nanomagnetische Arrays, Speicherdichte, magnetooptischer Kerr-Effekt, Magnetisierungseigenschaften