Strominduzierte Magnetisierungsdynamik in (Pseudo-)Spinventil-Nanodrähten

Abstract

Zu Beginn der Arbeit ist der Fokus auf Domänenwände in GMR-Nanodrähten gerichtet. Es wird u. a. durch Weiterentwicklung bekannter Konzepte eine schaltbare Domänenwandfalle hergestellt. In den verwendeten Strukturen übt das Oerstedfeld einen starken Einfluss auf die Magnetisierung der freien Elektrode aus. Dieser Einfluss ist in PSV-Nanodrähten mit sehr dünner freier Elektrode stark genug um erstmals gezielt ohne Domänenwand das strominduzierte Umschalten eines Nanodrahtes aus dem parallelen in den antiparallelen Zustand zu ermöglichen. Durch periodische Auslenkung der Magnetisierung mit Wechselstrom und ein spezielles Bauteildesign wird eine periodische, asymmetrische Widerstandsmodulation erreicht. Dies bewirkt einen Gleichrichtungseffekt, der bei Frequenzen im GHz-Bereich durch das Einsetzen der ferromagnetischen Resonanz im Bauteil weiter verstärkt wird. Im Rahmen der Arbeit wird gezeigt, dass die Widerstandsmodulation des Nanodrahtes für Messungen der ferromagnetischen Resonanz der freien Elektrode sowie spezieller Nanostrukturen genutzt werden kann. Die FMR-Messungen werden im Zeit- und Frequenzbereich durchgeführt.

At the beginning of this thesis magnetic domain walls in GMR nanowires were investigated. By improving existing concepts, e.g. a switchable domain wall trap was developed. During the study of current-induced-domain-wall-motion the strong influence of the Oersted field on the magnetization of the free electrode was identified. The Oersted field is strong enough to switch the magnetic state of lateral, single domain PSV structures with thin free electrodes from parallel to antiparallel. In a different class of experiments the magnetization of a spin valve nanowire was periodically deflected by the Oersted field of an alternating current through the wire. Due to a special design and the periodic deflection, an asymmetric modulation of the resistance of the nanowire was achieved. This asymmetric modulation causes a rectification effect. Ferromagnetic resonance further increases this effect at frequencies in the GHz regime. It was demonstrated that the resistance modulation can be used for FMR measurements of the free electrode of nanowires or even individual nanostructures. The measurements were carried out in both time and frequency domain.