Abhängigkeit des Exchange-Bias Feldes und des Koerzitivfeldes von der mittels Röntgendiffraktometrie gemessenen Kornvolumenverteilung des Antiferromagneten in Exchange-Bias Schichtsystemen
| dc.contributor.corporatename | Kassel, Universität Kassel, Fachbereich Mathematik und Naturwissenschaften, Institut für Physik | |
| dc.contributor.referee | Ehresmann, Arno (Prof. Dr.) | |
| dc.contributor.referee | Hillmer, Hartmut (Prof. Dr.) | |
| dc.date.accessioned | 2020-06-25T07:14:34Z | |
| dc.date.available | 2020-06-25T07:14:34Z | |
| dc.date.issued | 2019-10-02 | |
| dc.identifier | doi:10.17170/kobra-202006231365 | |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/123456789/11606 | |
| dc.language.iso | ger | |
| dc.rights | Urheberrechtlich geschützt | |
| dc.rights.uri | https://rightsstatements.org/page/InC/1.0/ | |
| dc.subject | Exchange-Bias | ger |
| dc.subject | Röntgendiffraktometrie | ger |
| dc.subject | Kornvolumenverteilung | ger |
| dc.subject | Polykristalliner Antiferromagnet | ger |
| dc.subject | Magnetische Historie | ger |
| dc.subject.ddc | 530 | |
| dc.subject.swd | Alterung | ger |
| dc.subject.swd | Nickellegierung | ger |
| dc.title | Abhängigkeit des Exchange-Bias Feldes und des Koerzitivfeldes von der mittels Röntgendiffraktometrie gemessenen Kornvolumenverteilung des Antiferromagneten in Exchange-Bias Schichtsystemen | ger |
| dc.type | Dissertation | |
| dc.type.version | publishedVersion | |
| dcterms.abstract | Der Exchange-Bias Effekt wird in vielen technischen Anwendungen, wie z.B. in magnetischen Speichermedien oder in Magnetsensorköpfen zum Pinnen der Magnetisierungsrichtung der Referenzelektrode, eingesetzt. Dieser Effekt tritt ausschließlich in dünnen Schichtsystemen, in denen sich ein dünner Ferromagnet mit einem dünnen Antiferromagneten in Kontakt befindet, auf und bewirkt eine Verschiebung der Hysteresekurve entlang der Magnetfeldachse. Solche Exchange-Bias Schichtsysteme können mittels Ionenbeschuss, d.h., leichte Ionen dringen senkrecht zur Schichtoberfläche ein, magnetisch strukturiert werden. Entsprechend strukturierte Exchange-Bias Systeme werden in der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. A. Ehresmann u.a. zum gerichteten Transport magnetischer Mikropartikel verwendet. Mithilfe dieser beweglichen Mikropartikel können z.B. kleine Mengen von Flüssigkeiten gemischt werden. Für die optimale Anwendung des Exchange-Bias Effekts ist es notwendig, diesen theoretisch zu verstehen, um Exchange-Bias Schichtsysteme mit den gewünschten Eigenschaften gezielt herstellen zu können. Mit der vorliegenden Dissertation wurden zwei Ziele verfolgt: Zum einen wurde eine Methode gefunden, mit der die antiferromagnetische Kornvolumenverteilung von polykristallinen Exchange-Bias Schichtsystemen bestimmt wurde, ohne die Probe dabei zu beschädigen. Dazu eignet sich die Röntgendiffraktometrie, da mit ihr die Kornvolumenverteilung zerstörungsfrei gemessen werden kann und das charakterisierte Schichtsystem anschließend in anderen Experimenten, z.B. zum Transport magnetischer Mikropartikel, weiter benutzt werden kann. Zum anderen wurde ein Modell entwickelt, mit dem das Exchange-Bias Feld und das Koerzitivfeld in Abhängigkeit von der Kornvolumenverteilung im Antiferromagneten berechnet wurde. Eine vielversprechende Gruppe von Modellen zur Erklärung des Exchange-Bias Effekts für polykristalline Schichtsysteme verknüpft diese beiden charakteristischen Felder mit einer Verteilung von Energiemaxima zwischen zwei Minima der freien magnetischen Energie der antiferomagnetischen Körner, die mit dem Ferromagneten koppeln. Im Verlauf der Arbeit hatte sich herausgestellt, dass es auch wichtig ist, die magnetische Historie des Schichtsystems zu berücksichtigen, da sich die Besetzungen der beiden Minima der freien magnetischen Energie des Antiferromagneten mit der Zeit veränderten. Für diese Änderungen können die thermische Energie und die Umkehr der Magnetisierung des Ferromagneten sowie die damit folgende Veränderung der Energielandschaft, z.B. während einer Hysteresemessung, verantwortlich sein. Außerdem wurde beachtet, dass die antiferromagnetischen Körner, die mit dem Ferromagneten koppeln, in bestimmten Volumenbereichen zum Exchange-Bias Feld und zum Koerzitivfeld beitragen. Darüber hinaus sollte es mithilfe des Modells auch möglich sein, Feldkühlungsprozesse und Hysteresemessungen mit verschiedenen Parametern sowie die Temperaturabhängigkeit des Exchange-Bias Effekts zu simulieren. | ger |
| dcterms.abstract | The exchange-bias effect is used in many technical applications, e.g. in magnetic storage media or in magnetic sensors for pinning the magnetization direction of the reference electrode. This effect exclusively occurs in thin layer systems where a thin ferromagnet is in contact with a thin antiferromagnet and causes a shift of the hysteresis curve along the axis of the magnetic field. Such exchange-bias layer systems can be magnetically patterned with ion bombardment, i.e. light ions penetrate perpendicular to the layer surface locally modifying the magnetic characteristics. Appropriately structured exchange-bias systems are used in the group of Prof. Dr. A. Ehresmann among other things for the directed transport of magnetic microparticles. With these moving microparticles it is possible to mix small quantities of liquids. For the optimal application of the exchange-bias effect it is necessary to understand this effect theoretically and to be able to manufacture exchange-bias layer systems with the desired properties. With this dissertation two aims were pursued: Firstly, to develop a method for the determination of the antiferromagnetic grain volume distribution of polycrystalline exchange-bias layer systems without destroying the sample. To achieve this, X-ray diffractometry is suitable because it can measure the grain volume distribution non-destructively. Secondly, to propose a model for the computation of the exchange-bias and coercive fields by the experimentally obtained antiferromagnetic grain volume distribution. One promising group of models for the explanation of the exchange-bias effect for polycrystalline layer systems links these two fields to a distribution of energy maxima between two minima of the magnetic free energies of antiferromagnetic grains exchange coupled to the ferromagnet. During the research it turned out to be important to consider the magnetic history of the layer system as the two minima occupations of the magnetic free energies of the antiferromagnet change over the time. This changes can be caused by the thermal energy and the magnetisation reversal of the ferromagnet, e.g. during a hysteresis measurement. Furthermore it had to be considered that the antiferromagnetic grains exchange coupled to the ferromagnet contribute to the exchange-bias and coercive fields in certain volume ranges. Moreover, it should be possible with this model to simulate field cooling processes and hysteresis measurements with different parameters and the temperature dependence of the exchange-bias effect. | eng |
| dcterms.accessRights | open access | |
| dcterms.creator | Meyl, Markus | |
| dcterms.dateAccepted | 2020-06-05 | |
| dcterms.extent | ii, 107 Seiten | |
| kup.iskup | false |