Untersuchung der nächsten Generation magnetischer Aufzeichnungsgeräte (FePt) mittels Röntgenbeugung in einer Ebene

Als magnetisches Aufzeichnungsgerät der nächsten Generation mit ultrahoher Dichte, stehen granuläre Dünnschichten, in denen metallische Mikropartikel verteilt sind, im Zentrum der Aufmerksamkeit. Inmitten dieser Schichten, besitzen reguläre Phasen (tetragonaler Kristalle) von FePt eine besonders hohe magnetische Anisotropie sowie eine gute Korrosions- und Oxidationsbeständigkeit. Deswegen wird erwartet, dass diese Schichten durchaus in echten Geräten Verwendung finden werden. Jedoch werden gleichzeitig auch irreguläre Phasen (kubische Kristalle) geschaffen, abhängig von den Schichtbildungseigenschaften. Aus diesem Grund wird eine Technik benötigt, die diese kristallinen Phasen an den Nanopartikeln sowie an den Dünnschichten unterscheiden kann.

Mithilfe der Röntgenbeugungsmethode in einer Ebene, bei der Röntgenstrahlen auf die Oberfläche einer Dünnschichtprobe unter streifendem Einfall zur Untersuchung der regulären Struktur (Kristallstruktur) in Richtung der Ebene auftreffen, wird es möglich, die kristalline Phase selbst für ultradünne Schichten von lediglich einigen wenigen nm Diche zu identifizieren. Darüberhinaus wird es möglich, die Probe in Tiefenrichtung zu analysieren, indem der Einfallwinkel von Röntgenstrahlen beim Eindringen in die Probenoberfläche verändert wird.

Die untenstehende Abbildung zeigt das Beugungsprofil einer Probe in der Ebene, bei der eine FePt-Schicht mit 15 nm Dicke auf einem Glasträger geformt wurde, auf dem eine Schicht Silber (Ag) in vier unterschiedlichen Dicken aufgebracht wurde. Mit Zunahme der Dicke der Ag-Schicht, nimmt der Kristallisationsgrad der FePt regulären Phase ebenfalls zu. Signale der Ag-Schicht, welche lediglich 1 nm dick ist, können zudem auch detektiert werden: (1) und (2)

Profiles of in-plane measurement
Beugungsprofil einer FePt-Schicht mit Ag-Untergrund und unterschiedlichem Dickegrad

Die zweite Abbildung zeigt die Ergebnisse eines Beugungsexperimentes, bei dem der Einfallwinkel auf einer Probe mit einer 1 nm dicken Ag-Schicht auf einem Glasträger verändert wurde. Mit flachem Einfallwinkel werden intensive Signale erhalten. Dies wiederum bedeutet, dass sich Silber (Ag) in der Oberflächenschicht der Probe befindet.

Results of a diffraction experiment
Abhängigkeit vom Einfallwinkel

Literaturverzeichnis:

  • Z. L. Zhao et al: Appl. Phys. Lett., 83(2003), 2196-2198.
  • Z. L. Zhao et al: J. Appl. Phys., 95(2004), 7154-7156.

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