Induzierte magnetische Anisotropie über Substratdehnung durch Wasserstoffbeladung

Magnetische Anisotropien spielen eine fundamentale Rolle für die Eigenschaften magnetischer Materialien, insbesondere auch für dem Einsatz als Speichermedien oder Sensoren. So wird das »Superparamagnetische Limit« der erreichbaren Reduktion der Informationsgröße in magnetischen Medien durch das Produkt von Anisotropiekonstante und Volumen bestimmt. Der Ansatz des Projekts ist nun, über die Wechselwirkung mechanischer Spannungen mit der Magnetisierung zusätzliche magnetische Anisotropien zu induzieren und damit die magnetischen Eigenschaften gezielt einzustellen. Anwendungsmöglichkeiten liegen in der Verschiebung des superparamagnetischen Limits zu kleineren Volumina/höheren Speicherdichten oder dem »Massschneidern« von Sensoreigenschaften. Dazu sollen zunächst die Eigenschaften von ferromagnetischen Schichten bzw. Inseln/Clustern auf Substraten untersucht werden, welche durch Wasserstoffbeladung gedehnt werden können (z.B. Ta). Damit können erhebliche Dehnungen bis in den Prozentbereich auf die Schichten bzw. Cluster übertragen werden. Die resultierenden Eigenschaftsänderungen, insbesondere die zu erwartende magnetische Anisotropie, sind relativ einfach über magnetische Eigenschaftsmessungen nachzuweisen. Erste Untersuchungen wurden bereits an Schichten aus Co, FeCo und Ni durchgeführt, welche unterschiedlich große magnetostriktive Koppelung aufweisen. Es konnte gezeigt werden, dass damit die magnetische Anisotropie der Schichten systematisch geändert werden kann.