ISBN 9783843906760

978-3-8439-0676-0, Reihe Physik

Thomas Kamionka
Polarisationsumkehr magnetischer Vortizes und Antivortizes

163 Seiten, Dissertation Universität Hamburg (2012), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Vortizes und Antivortizes in ferromagnetischen Materialien können als Quasipartikel angeregt und manipuliert werden. Diese Dissertation thematisiert die Magnetisierungsdynamik beider Konfigurationen innerhalb mikrostrukturierter Dünnfilme aus Permalloy (Ni80Fe20), genauer innerhalb eines Quadrates bzw. innerhalb des kreuzförmigen Teilbereiches einer Schleifenstruktur mit der Form einer Acht. Die Magnetisierung verbleibt vorwiegend in Filmebene, folgt aber auch den lateralen Konturen der Strukturen. So kommt es im Falle des Quadrates zu einer strudelförmigen Magnetisierung, bekannt als Landau-Muster. Nur in einem kleinen Zentralbereich dreht sich die Magnetisierung aus der Ebene heraus und erreicht die volle Verkippung im Symmetriezentrum. Die Polarisation des Vortex bestimmt diese Ausrichtung der Magnetisierung. Im Falle des Antivortex läuft die Magnetisierung aus zwei gegenüberliegenden Armen des Kreuzes in die Singularität ein bzw. in die übrigen Arme heraus. Die gyrotrope Eigenmode, d.h. die Gyration der Quasipartikel in dem durch die Struktur erzeugten Zentralpotential, wird durch Magnetfelder und spinpolarisierte Ströme in Filmebene angeregt.

Die Absorptionsspektroskopie erlaubt die Charakterisierung der Resonanzfrequenz im Bereich weniger hundert Megahertz. Ein Ensemble von Vortizes wird durch unidirektionale Felder angeregt und die Änderung der Resonanzfrequenz um die Raumtemperatur herum bzw. bei grob einem Drittel der Curie-Temperatur untersucht. Die Frequenz sinkt im gleichen Maße wie die Sättigungsmagnetisierung. Dieser Umstand wird in einem Teilchenmodell nach Thiele diskutiert. In diesem Modell wird weiterhin die resonante Anregung von Vortizes oder Antivortizes durch rotierende Magnetfelder oder durch rotierende Spinströme gegenübergestellt. Feld und Spinstrom koppeln nur im Falle von Antivortizes in gegensätzlichem Rotationssinn in die Gyromode ein. Das Feld muss entgegengesetzt zum intrinsischen Rotationssinn der Gyromode, der spinpolarisierte Strom aber mit dem intrinsischen Rotationssinn drehen, um die resonante Gyration zu induzieren. Im Falle des Vortex müssen sowohl das Feld als auch der Spinstrom mit dem intrinsischen Rotationssinn der Gyromode drehen. Die experimentelle Untersuchung erfolgt durch die zeitaufgelöste Röntgen-Transmissions-Mikroskopie. Die Gyromode wird resonant angeregt, durch Erhöhung der Anregungsstärke eine unidirektionale Polarisationsumkehr eingeleitet und die Umkehr durch nachfolgende Mikroskopie nachgewiesen.