Institut für Angewandte Materialien - Angewandte Werkstoffphysik (IAM-AWP)

Funktionsschichten

Leitung: Dr. Klaus Seemann

Weichmagnetische, dünne Schichten für Hochfrequenzanwendungen bis in den unteren GHz-Bereich werden als Einlagen- oder Viellagenschichten im PVD-Magnetronkathodenzerstäubungsverfahren mit Schichtdicken bis zu einigen Mikrometern hergestellt. Die Materialauswahl der Schichten erfolgt u.a. unter dem Aspekt der thermischen Stabilität. Dabei werden die für die Hochfrequenztauglichkeit benötigten Schichteigenschaften (z.B. uniaxiale Anisotropie in der Schichtebene) bei Temperaturen zwischen 400 °C und 600 °C in einem statischen Magnetfeld eingeprägt. Als Materialbasis dienen beispielsweise Fe-Co-Re-NM-Composite mit Re=Refraktärelementen (z.B. Ta, Hf, Zr) und NM=Nichtmetalle wie Stickstoff (N). Die Arbeiten decken grundlagen- sowie anwendungsorientierte Forschungsaktivitäten im Bereich des Hochfrequenzmagnetismus von Ein- und Viellagenschichten z.B. im Bereich der Sensorik ab. Messplätze zur Bestimmung der Magnetisierung (VSM, MOKE) und des Hochfrequenzverhaltens (HF-Permeameter) für die magnetische und hochfrequenztechnische Charakterisierung der Schichten bis in den GHz-Bereich stehen zur Verfügung. Die Arbeiten werden mit Hilfe theoretischer Modelle unterlegt.

Komplexe frequenzabhängige Permeabilität einer Fe-Co-Hf-N Schicht und berechnete Präzessionstrajektorie des magnetischen Moments.

Polarisationskurven einer Fe-Co-Zr-N/Si-N/Ni-Fe Dreilagenschicht in schwerer und in leichter Richtung der magnetischen Polarisation in der Schichtebene.

Dunkelfeldbild (TEM, helle Bereiche: FeCo-Kristallite) und Beugungsbild einer Fe-Co-Hf-N- Schicht (zweiphasig: krz Fe-Co und kfz HfN).

Hellfeldbild (TEM) einer Mehrlagenschicht bestehend aus Fe-Co (20 nm, dunkle Bereiche) und TiN (63 nm, helle Bereiche) Lagen.