Ir/Reguläre magnetische Nanodrähte in porösem Silizium

Poröse Medien bestehend aus nanometrischen Kanälen und beladen mit magnetischem Material können sehr effektiv für magnetosensorische and magnetooptische Anwendungen funktionalisiert werden. Das große Oberflächen-zu-Volumen Verhältnis, die Variation in der Geometrie und elektronischen Struktur haben dramatischen Einfluß auf Transport-, magnetische und optische Eigenschaften. Derzeit wird noch ein Kompromiss zwischen regulärer und ungeordneter Matrix, Porengröße, Robustheit und Bauelement-Kosten gesucht. Poröses Silizium - bekannt als effizientes elektrolumineszierendes Material - ist billig zu präparieren und bildet auch eine geeignete Matrix, um gerichtete, quasi-reguläre Anordnungen von Mesoporen senkrecht zur Waferoberfläche zu realisieren. Durch Beladen mit ferromagnetischem Nickel werden magnetische Nanostäbe mit Durchmessern von 10 - 60 nm und Längen von 10 - 30 m in einem elektrochemischen Abscheideverfahren gebildet. Ihr außerordentliche hohes Längen-zu-Durchmesser-Verhältnis (>100) and die hohe Packungsdichte (Pitch 100 nm) liefert ein neuartiges Nanokomposit mit besonderen magnetischen Eigenschaften wie vertikale Anisotropie und unkonventionelles Ummagnetisierungsverhalten durch "Curling" im Hochfeldzweig der Hysteresekurve. Letzteres Verhalten ist einzigartig für dieses Hybrid-Silizium-Ferromagnet System., welches aus dicht verknüpften "Drähten" mit starker dipolarer Kopplung besteht. Dies eröffnet neue Ansätze für magnetoelektronische und magnetooptische Anwendungen basierend auf Siliziumtechnologie. Mittels geeigneter elektrochemischer Bedingungen (Strombeladung, Elektrolyt-Konzentration, Badtemperatur und Beleuchtung) bilden sich Ni-Drähte mit definiertem Durchmesser, welche durch rasches thermisches Ausheilen nachbehandelt werden, um die Grenzflächeneigenschaften zwischen Silizium und Nickel (Silizidbildung) und die elektronischen Schottky- Barrieren zu steuern. Es werden Methoden weiterentwickelt, um die gleichzeitige Abscheidung von Ni-Körnern und Drähten zugunsten zusammenwachsender Drähte zu beeinflussen, glatte und saubere Oberflächen herzustellen, Proben zu dünnen und zu metallisieren und eine spezielle Wellenleiterstruktur für magnetooptische (Faraday and Kerr Effekt) Spektroskopie zu präparieren. Begleitende strukturelle Untersuchungen sind Elektronen-Mikroskopie und zerstörungsfreie Röntgen- und Auger-Spektroskopie. Die integralen magnetischen Eigenschaften werden mit SQUID Magnetometrie (2K-350K, Magnetfeldbereich 0-7T) bestimmt. FTIR-Spektroskopie mit Polarisationsanalyse soll angewendet werden, um eine mögliche Verstärkung der magnetooptischen Effekte und mögliche Spin-Injektion auszutesten. Die magnetooptischen Spektren sollen durch die Bruggeman Effektiv- Medium Theorie modelliert werden.

Poröse Medien bestehend aus nanometrischen Kanälen und beladen mit magnetischem Material können sehr effektiv für magnetosensorische and magnetooptische Anwendungen funktionalisiert werden. Das große Oberflächen-zu-Volumen Verhältnis, die Variation in der Geometrie und elektronischen Struktur haben dramatischen Einfluß auf Transport-, magnetische und optische Eigenschaften. Derzeit wird noch ein Kompromiss zwischen regulärer und ungeordneter Matrix, Porengröße, Robustheit und Bauelement-Kosten gesucht. Poröses Silizium - bekannt als effizientes elektrolumineszierendes Material - ist billig zu präparieren und bildet auch eine geeignete Matrix, um gerichtete, quasi-reguläre Anordnungen von Mesoporen senkrecht zur Waferoberfläche zu realisieren. Durch Beladen mit ferromagnetischem Nickel werden magnetische Nanostäbe mit Durchmessern von 10 - 60 nm und Längen von 10 - 30 m in einem elektrochemischen Abscheideverfahren gebildet. Ihr außerordentliche hohes Längen-zu-Durchmesser-Verhältnis (>100) and die hohe Packungsdichte (Pitch 100 nm) liefert ein neuartiges Nanokomposit mit besonderen magnetischen Eigenschaften wie vertikale Anisotropie und unkonventionelles Ummagnetisierungsverhalten durch "Curling" im Hochfeldzweig der Hysteresekurve. Letzteres Verhalten ist einzigartig für dieses Hybrid-Silizium-Ferromagnet System., welches aus dicht verknüpften "Drähten" mit starker dipolarer Kopplung besteht. Dies eröffnet neue Ansätze für magnetoelektronische und magnetooptische Anwendungen basierend auf Siliziumtechnologie. Mittels geeigneter elektrochemischer Bedingungen (Strombeladung, Elektrolyt-Konzentration, Badtemperatur und Beleuchtung) bilden sich Ni-Drähte mit definiertem Durchmesser, welche durch rasches thermisches Ausheilen nachbehandelt werden, um die Grenzflächeneigenschaften zwischen Silizium und Nickel (Silizidbildung) und die elektronischen Schottky- Barrieren zu steuern. Es werden Methoden weiterentwickelt, um die gleichzeitige Abscheidung von Ni-Körnern und Drähten zugunsten zusammenwachsender Drähte zu beeinflussen, glatte und saubere Oberflächen herzustellen, Proben zu dünnen und zu metallisieren und eine spezielle Wellenleiterstruktur für magnetooptische (Faraday and Kerr Effekt) Spektroskopie zu präparieren. Begleitende strukturelle Untersuchungen sind Elektronen-Mikroskopie und zerstörungsfreie Röntgen- und Auger-Spektroskopie. Die integralen magnetischen Eigenschaften werden mit SQUID Magnetometrie (2K-350K, Magnetfeldbereich 0-7T) bestimmt. FTIR-Spektroskopie mit Polarisationsanalyse soll angewendet werden, um eine mögliche Verstärkung der magnetooptischen Effekte und mögliche Spin-Injektion auszutesten. Die magnetooptischen Spektren sollen durch die Bruggeman Effektiv- Medium Theorie modelliert werden.