Untersuchung von Speichermedien der nächsten Generation (FePt) mittels Röntgenbeugung in einer Ebene

Als Speichermedien der nächsten Generation mit ultrahoher Dichte rücken grobkörnige Dünnschichten immer mehr in den Fokus der Aufmerksamkeit. Irreguläre Phasen (tetragonal-kristallin) von FePt werden aufgrund der besonders hohen magnetischen Anisotropie und der hohen Korrosions- sowie Oxidationsbeständigkeit als potentielle Materialien für diese Vorrichtungen gehandelt. Jedoch werden abhängig von den Bedingungen der Filmbildung gleichzeitig kubisch-kristalline irreguläre Phasen erzeugt. Deswegen wird eine Technik benötigt, die einen entscheidenden Beitrag zur Differenzierung dieser kristallinen Phasen in Nanopartikeln und Dünnschichten leisten kann.

Mittels Röntgenbeugungsmessungen in einer Ebene, wobei Röntgenstrahlen die Probenoberfläche einer Dünnschicht im Einfallswinkel durchdringen und so Kristallstrukturdaten liefern, kann die Kristallphase sogar bei ultradünnen Schichten von nur wenigen Nanometern Dicke identifiziert werden. Ebenfalls möglich sind Analysen von Proben in Tiefenrichtung, wobei lediglich der Einfallswinkel der eindringenden Röntgenstrahlen angepasst werden muss.

Die nachfolgende Abbildung zeigt ein Profil der Messung in einer Ebene, aufgenommen mithilfe des SmartLab Mehrzweckdiffraktometers von Rigaku. Die Proben bestehen aus 15 nm dicken FePt-Filmen, aufgetragen auf einen Glasuntergrund mit einer zusätzlichen Silberschicht (Ag) in vier verschiedenen Dicken. Mit zunehmender Stärke der Silberschicht, erhöht sich die Kristallisationsrate der FePt-Phase entsprechend. Signale der 1 nm dicken Silberschicht können zusätzlich erfasst werden.

Profiles of in-plane measurement

Die nachfolgende Abbildung zeigt die Ergebnisse eines Beugungsexperimentes in dem der Einfallwinkel auf einer Probenoberfläche mit einer 1 nm dicken Silberschicht auf einem Glasuntergrund angepasst wurde. Bei flachem Einfallwinkel können relativ starke Signale ermittelt werden. Dies wiederum lässt auf das Vorhandensein von Silber in der flachen Oberflächenschicht schließen.

Results of a diffraction experiment

Literaturnachweis:

  • Z. L. Zhao et al, Appl. Phys. Lett., 83, 2196 (2003).
  • Z. L. Zhao et al, J. Appl. Phys. 95, 7154 (2004).

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