Entwicklung eines quantitativen Verfahrens zur Streufeld- und Magnetisierungsbestimmung magnetischer Strukturen

Abstract

Die Arbeit beschäftigt sich mit der voll quantitativen lokalen Rekonstruktion von Magnetisierungsverteilungen aus Messungen der Normalkomponente des magnetischen Streufeldes mikro- und nanostrukturierter magnetischer Filme und dem zugrunde liegenden inversen agnetostatischen Problem. Die zur magnetischen Abbildung verwendete Magneto-Optische Indikatorfilm-Methode (MOIF), basierend auf dem ausgeprägten magneto-optischen Faraday-Effekt in speziellen Sensorschichten, erlaubt eine quantitative Bestimmung der z-Komponente des Streufeldes in einer festen Messhöhe über den Proben. Als Modellsysteme für die Untersuchung und Etablierung der Beziehung von Streufeld und zugrunde liegender Magnetisierung dienen elektronenstrahllithographisch präparierte, hartmagnetische Strukturen wohldefinierter Form und Größe. Die quantitative Streufeldbestimmung mittels MOIF wird durch theoretische Simulationen verifiziert. Die explizite Berechnung der lokalen Magnetisierungsverteilung erfolgt auf Basis von Transferfunktionen im Fourierraum unter Berücksichtigung sämtlicher intrinsischer Messbedingungen. Dieser Formalismus ermöglicht die quantitativ korrekte Rekonstruktion der Magnetisierung für Strukturgrößen größer als der resultierenden Ortsauflösung nach der Inversion der Messdaten. Darauf aufbauend werden die Frühstadien des Ummagnetisierungsverhaltens räumlich ausgedehnter Anordnungen hartmagnetischer Strukturen in Abhängigkeit ihrer Form und Größe detailliert untersucht. Des Weiteren befasst sich die Arbeit mit der Fragestellung der Kalibrierung eines magnetischen Kraftmikroskops mittels quantitativer MOIF-Messungen.