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Statische und dynamische Eigenschaften von ferromagnetischen Nano-Teilchen

URN to cite this document: urn:nbn:de:bvb:355-opus-3878

Höllinger, Rainer (2004) Statische und dynamische Eigenschaften von ferromagnetischen Nano-Teilchen. PhD, Universität Regensburg

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Abstract (German)

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.

Translation of the abstract (English)

After introducing the basics of micromagnetism in chapter 2, in chapter 3 the magnetostatics of flat circular permalloy structures are discussed. Comparing the total energy density of a single-domain- and a vortex-state the stability of these states depending on the geometric and magnetic properties of the structure is obtained. The model of the shifted but rigid vortex-structure gives numerically calculated annihilation fields required to transform the vortex-state into a single-domain-state.
In chapter 4 the magnetization reversal in homogeneously magnetized ellipsoids and flat circular structures is considered, to gain a first insight into the dynamic processes.
In chapter 5 micromagnetic simulations of the switching process in thin cylindrical permalloy nanoparticles with an initial stable single-domain-state show nearly homogeneous single-domain-behaviour during the magnetization reversal followed by the excitation of dipol-exchange-spinwaves. These excitations are quantized and can be compared to theoretical calculations.
Chapter 6 contains the dynamics of vortex-structures. Strong in-plane field pulses show a complicated and long-lasting annihilation process of the vortex-structure. Weak in-plane field pulses cause an oscillation of the vortex core with a frequency in the range of MHz and higher excitations exhibiting frequencies in the range of GHz.
Strong out-of-plane field pulses can change the vorticity with switching times less than 100 ps. For weak out-of-plane field pulses the excitation resolves into a superposition of eigenmodes with rotational symmetry, the frequencies of these modes can be calculated analytically by approximation.
Chapter 7 is an outlook on the dynamics of permalloy-squares with Landau-configuration.

Item Type:	Thesis of the University of Regensburg (PhD)
Referee:	Uwe (Prof. Dr.) Krey
Date of exam:	03 June 2004
Institutions:	Physics > Institute of Experimental and Applied Physics > Chair Professor Back > Group Christian Back
Keywords:	Magnetoelektronik , Mikromagnetismus , Landau-Lifsic-Gleichung , Computersimulation , Magnetische Anregung , Ferromagnetismus , , magnetoelectronics , micromagnetism , Landau-Lifshitz-equation , computersimulation , spin excitations
Subjects:	500 Science > 530 Physics
Status:	Published
Refereed:	Yes, this version has been refereed
Created at the University of Regensburg:	Yes
Owner:	Universitätsbibliothek Regensburg
Deposited On:	26 Oct 2009 16:35
Last Modified:	08 Oct 2012 11:58
Item ID:	10205

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