Lorentz-Transmissionselektronenmikroskopie und Differentielle Phasenkontrastmikroskopie an magnetischen Skyrmionen

Item type:	Thesis of the University of Regensburg (PhD)
Open Access Type:	Primary Publication
Date:	2 November 2017
Referee:	Prof. Dr. Josef Zweck
Date of exam:	25 October 2017
Institutions:	Physics > Institute of Experimental and Applied Physics > Alumni or Retired Professors > Chair Professor Back > Group Josef Zweck
Keywords:	Transmission electron microscopy, Lorentz Transmission electron microscopy, Differential Phase Contrast, TEM, LTEM, DPC, Skyrmion, metastable skyrmion, Cu2OSeO3, Fe0.5Co0.5Si,
Dewey Decimal Classification:	500 Science > 530 Physics
Status:	Published
Refereed:	Yes, this version has been refereed
Created at the University of Regensburg:	Yes
Item ID:	36282

Abstract (German)

In dieser Arbeit wurden magnetische Skyrmionen mit einem Transmissionselektronenmikroskop (TEM) untersucht. Dabei wurde der Lorentz-TEM-Modus und die Differentielle Phasenkontrastmikroskopie verwendet um einige Aspekte für eine erfolgreiche technologische Umsetzung eines auf Skyrmionen basierenden Datenspeichers zu beleuchten. Es wurde versucht in der tetragonalen Heusler-Legierung Mn1.4PtSn ...

Abstract (German)

In dieser Arbeit wurden magnetische Skyrmionen mit einem Transmissionselektronenmikroskop (TEM) untersucht. Dabei wurde der Lorentz-TEM-Modus und die Differentielle Phasenkontrastmikroskopie verwendet um einige Aspekte für eine erfolgreiche technologische Umsetzung eines auf Skyrmionen basierenden Datenspeichers zu beleuchten.
Es wurde versucht in der tetragonalen Heusler-Legierung Mn1.4PtSn spontane Skyrmionen, d.h. Skyrmionen, die ohne externes Magnetfeld stabilisiert werden, nachzuweisen. Spontane Skyrmionen sind technologisch von Vorteil, da keine Magnetfelder in Speichermodulen erzeugt werden müssen.
Darüberhinaus wurde der Teilchencharkter von Skyrmionen in Cu2OSeO3 untersucht und die Skyrmionenzahlerhaltung bei Umordnungsprozessen kontrolliert. Die Teilcheneigenschaft ist essentiell, da in einem Skyrmionen-basierten Speicher die Langzeitstabilität von digitalen Informationen direkt in Zusammenhang mit der zeitlichen Stabilität von einzelnen Skyrmionen steht.
Zuletzt wurde nachgewiesen, in welchen Bereichen des Phasendiagramms Skyrmionen in Fe0.5Co0.5Si zu finden sind und wie metastabile Skyrmionen erzeugt werden können. Es wurde systematisch der Zerfall dieser metastabilen Skyrmionen untersucht und dadurch die Langzeitstabilität bestimmt. Mit diesen Erkenntnissen kann die zeitliche Stabilität der digitalen Informationen bei der Realisierung eines Daten-Speichers basierend auf metastabilen Skyrmionen abgeschätzt werden.

Translation of the abstract (English)

In this thesis magnetic skyrmions were studied in a Transmission electron microscope in Lorentz-TEM mode and with Differential Phase Contrast microscopy. Some aspects towards the successful realization of a skyrmion-based storage device were investigated. In the tetragonal Heusler-alloy Mn1.4PtSn indications for a spontaneous skyrmion phase were found. Spontaneous skyrmions exist without external ...

Translation of the abstract (English)

In this thesis magnetic skyrmions were studied in a Transmission electron microscope in Lorentz-TEM mode and with Differential Phase Contrast microscopy. Some aspects towards the successful realization of a skyrmion-based storage device were investigated.
In the tetragonal Heusler-alloy Mn1.4PtSn indications for a spontaneous skyrmion phase were found. Spontaneous skyrmions exist without external magnetic fields and are therefore potential candidates for the implementation in new skyrmion-based storage devices.
The solitonic character of skyrmions in Cu2OSeO3 was examined by studying the dynamics of defects in the skyrmion lattice. In this material skyrmions have a strong particle character and a high temporal stability, which is essential for skyrmion-based storage devices.
In a single crystal of Fe0.5Co0.5Si three different phase diagrams for different cooling histories could be recorded and exhibits where to find metastable skyrmions. The decay of metastable skyrmions was systematically investigated for different temperatures and external magnetic fields and the long-term stability estimated. These findings give important values for the stability of digital informations in a skyrmion-based storage device.

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