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Einstellen der
hartmagnetischen Phase mizellarer Nanoteilchen durch Ionenbestrahlung
und Heizexperimente
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Allgemeine
Kurzinformation zum Thema:
Die Nachfrage nach wieder beschreibbaren, nicht-flüchtigen Speichermedien
immer höherer Kapazität erfordert die ständige Miniaturisierung
des Volumens, in dem die Information abgelegt werden kann. Die Weiterentwicklung
der heutzutage in magnetischen Festspeichern eingesetzten granularen
Filme erlaubt jedoch nur eine geringe weitere Volumenreduzierung,
bevor der Verlust der Information durch thermische Fluktuationen (superparamagnetisches
Limit) droht. Diese Schwierigkeiten können durch wohl separierte,
magnetisch ultraharte Nanopartikel (z.B. FePt und CoPt Legierungssysteme)
umgangen werden, wobei jedes Teilchen ein Bit kodieren soll. Solche
Legierungsteilchen mit nahezu identischen Durchmessern können
heute routinemäßig in großen Mengen hergestellt und
hexagonal geordnet auf planaren Unterlagen abgeschieden werden. Es
stellt sich jedoch heraus, dass die Nanopartikel in der technologisch
nicht attraktiven kubisch-flächenzentrierten und damit weichmagnetischen
Struktur vorliegen. Erst durch thermische Behandlung bei 600°C
lassen sich die Teilchen in die hartmagnetische, tetragonale Struktur
umwandeln. Wählt man den Abstand der Teilchen allerdings zu gering
(Kolloide mit 2-5 nm Abstand), so führt dies zu Agglomeration
der Teilchen bei hohen Temperaturen und damit zum Verlust der selbstorganisierten
Nanostrukturierung. Also ist es wünschenswert, die Übergangstemperatur
so weit wie möglich zu senken. Diese Untersuchungen sollen zunächst
an mizellaren Teilchen mit großem Abstand durchgeführt
werden. |
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Aufgabenstellung:
Magnetische CoPt und FePt Nanopartikel werden mit Hilfe mizellarer
Teilchenpräparation auf verschiedenen Substraten hergestellt.
Durch Ionenbestrahlung mit Edelgasatomen soll die Anzahl der Gitterfehlstellen
pro Teilchen so weit erhöht werden, dass sich die Umwandlungstemperatur
von der weich- zur hartmagnetischen Phase bei möglichst geringen
Temperaturen vollzieht. Die bestrahlten Nanopartikel werden dazu sowohl
mit strukturellen als auch mit magnetischen Charakterisierungsmethoden
untersucht. |
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Angewandte
Techniken:
Eine Vielzahl von Techniken wird in dieser Diplomarbeit unter detaillierter
Anleitung erlernt. Daher richtet sich diese Arbeit an Diplomanden
mit ausgeprägtem Teamgeist. Ausgehend von der Teilchenpräparation
mit chemischen Methoden und der Teilchennukleation mit Niederdruckenplasmen
werden die magnetischen Nanopartikel mit dem Transmissionselektronenmikroskop
(TEM), dem Rasterelektronenmikroskop (SEM), der Röntgendiffraktometrie
(XRD) und der Photoelektronenspektroskopie (XPS) auf Gestalt und chemische
Komposition untersucht. Die Bestrahlung findet am Ionenbeschleuniger
der Abteilung Festkörperphysik statt. Die magnetischen Eigenschaften
werden mittels SQUID-Magnetometrie und dem Röntgenzirkulardichroismus
(XMCD) am Synchrotron BESSY II in Berlin vermessen. |
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Mizellare
FePt Nanoteilchen auf Si nach dem Ätzprozess im Sauerstoffplasma.
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Mobile Ätzkammer zur Herstellung von Nanoteilchen
mit Schleuse, Verdampfereinheit
und XPS Analysekammer.
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