Statische und dynamische Eigenschaften von ferromagnetischen Nano-Teilchen

Nachdem in Kapitel 2 zunächst die theoretischen Grundlagen des Mikromagnetismus vorgestellt werden, wird in Kapitel 3 die Magnetostatik flacher weichmagnetischer Kreisstrukturen behandelt. Ein Vergleich der Gesamtenergiedichten für den single-domain- und den Vortexzustand liefert die Stabilität der Zustände in Abhängigkeit von den geometrischen und magnetischen Eigenschaften der Zylinderstruktur. Das Modell des verschobenen, formstabilen Vortexkerns erlaubt die numerische Berechnung der Annihilationsfelder, die nötig sind, um die Vortexstruktur in einen single-domain-Zustand überzuführen. In Kapitel 4 wird das Ummagnetisierungsverhalten homogen magnetisierter Ellipsoide und flacher Kreisstrukturen betrachtet, was einen ersten Einblick in die dynamischen Vorgänge ermöglicht. Kapitel 5 beschäftigt sich mit der Ummagnetisierung flacher eindomäniger Permalloy-Zylinderstrukturen. Dabei zeigt sich, dass während der Drehung der magnetischen Polarisation nahezu homogenes single-domain-Verhalten vorherrscht, und unmittelbar darauf kommt es zur Anregung von Dipol-Austausch-Spinwellen. Diese Anregungen sind quantisiert und können theoretischen Rechnungen zugeordnet werden. Kapitel 6 befasst sich mit der Dynamik der Vortexstruktur. Starke in-plane-Felder geben Einsicht in die Dynamik der Vortexannihilation, welche einen komplizierten und langdauernden Vorgang darstellt. Bei schwachen in-plane-Feldpulsen tritt dagegen eine Vortexkernoszillation auf mit einer Frequenz im unteren MHz-Bereich, die weiteren Anregungen besitzen Frequenzen im GHz-Bereich. Starke out-of-plane-Feldpulse können zu einer Änderung der Vortizität führen, die Schaltzeiten liegen unter 100 ps. Bei schwachen out-of-plane-Feldpulsen zerfällt die Anregung in eine Überlagerung von rotationssymmetrischen Eigenmoden, die Frequenzen dieser Moden können näherungsweise analytisch berechnet werden. In Kapitel 7 wird in Form eines Ausblicks auf die Anregungen von Permalloy-Quadraten mit Landau-Konfiguration eingegangen