Perpendicular anisotropy multicomponent films and ion beam tayloring of their magnetic structure  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
62272
Type K
Principal investigator Bottyán, László
Title in Hungarian Merőleges anizotrópiájú ötvözetfilmek és a mágneses szerkezet ionsugaras kialakítása
Title in English Perpendicular anisotropy multicomponent films and ion beam tayloring of their magnetic structure
Keywords in Hungarian mágneses vékonyrétegek, merőleges mágneses rögzítés, rend-rendezetlen átalakulások
Keywords in English magnetic thin films, perpendicular magnetic recording, order-disorder transformations
Discipline
Solid-state Physics (Council of Physical Sciences)70 %
Material Science and Technology (engineering and metallurgy) (Council of Physical Sciences)30 %
Panel Physics 1
Department or equivalent Material Science by Nuclear Methods Department (Wigner Research Centre for Physics)
Participants Barna B., Péter
Dézsi, István
Fetzer, Csaba
Merkel, Dániel
Sajti, Szilárd Mihály
Tanczikó, Ferenc
Vértesy, Gábor
Starting date 2006-02-01
Closing date 2010-12-31
Funding (in million HUF) 19.757
FTE (full time equivalent) 7.43
state closed project
Summary in Hungarian
A mágneses (és ezen belül a merőleges) anizotrópia (szokásos angol rövidítéssel PMA) a spin-pálya csatolás, azaz annak a következménye, azaz annak, hogy az anyag belsejében az elektronok mint parányi mágnestűk csak az atomi szerkezet által meghatározott módon tudnak elrendeződni. Ezért az atomi szerkezet csekély módosítása is drámai változásokat tud előidézni a mágneses tulajdonságokban. Például a vas-platina és hasonló ötvözetfilmek és nanoszerkezetek egy metastabil rendezetlen szerkezetben kristályosodnak, ami azután hőkezeléssel, vagy más módon átalakítható a stabil rendezett szerkezetbe. Csak ez utóbbi hordozza a PMA-t. A szerkezetmódosításban és a mágneses tulajdonságok testreszabásában legfőbb eszközünk a kisenergiás ionbesugárzás lesz, ami eddigi szakmai tapasztalataink és az előkísérletek szerint alkalmas a megkívánt szerkezeti átalakulások előidézésére és ezért a PMA anyagok egy alternatív előállítási módját jelentheti. A jelen projekt mindazonáltal a PMA-val rendelkező anyagszerkezet kialakulásához vezető folyamatok vizsgálatára összpontosít.
A legmodernebb szerkezetkutatás (a nagyfelbontású és analitikai elektronmikroszkópia, röntgendiffraktometria és -reflektometria, stb.), a magnetometria (SQUID magnetometria, magnetooptikai Kerr-effektus, röntgen cirkuláris dikroizmus) illetve a nukleáris szilárdtestfizika hiperfinom módszereit (konverziós elektron Mössbauer-spektroszkópia, a szinkrotronsugárzás nukleáris rezonanciaszórása) fogjuk komplex módon alkalmazni, hogy a nagysűrűségű mágneses tárolás potenciális anyagaiban a PMA-val rendelkező szerkezet kialakulásának mechanizmusát jobban megismerjük.
Summary
Magnetic anisotropy in general and perpendicular magnetic anisotropy (PMA) in particular is a consequence of the coupling of the electron spin, i.e. coupling of the tiny elemental magnets inside matter to the atomic structure. Local variations of the crystal structure or atomic order may therefore dramatically affect the magnetic properties. For example, the Fe-Pt alloy films and particles crystallize in a metastable disordered phase, which can be transformed to an ordered phase by heat treatment or by other means. Only the ordered phase shows PMA. Our main agent in tuning the magnetic properties will be low energy ion irradiation, which our experience makes us believe to induce the desired structural transformations and might constitute an alternative route for fabricating PMA materials and nanostructures. In the present project emphasis will remain on the study of basic physical processes leading to the formation of structures with PMA .
Advanaced structural investigation methodes (such as high resolution and analytical electron microscopy, x-ray diffraction, etc.), magnetometry (SQUID, magneto-optical Kerr effect, x-ray magnetic circular dichroism) and
nuclear solid state physics (conversion electron Mössbauer spectroscopy, nuclear resonance scattering of synchrotron radiation) will be combined to reveal the origin of PMA in candidate material systems and nanostructures of high-density perpendicular magnetic recording.




 

Final report

  
Results in Hungarian
A vékonyrétegek szerkezete és mágneses tulajdonságai érzékeny módon összefüggnek. A rétegtulajdonságok módosításának legfontosabb eszköze az ionimplantáció volt. Módosítottuk homogén rétegek fizikai, kémiai, és mágneses tulajdonságait, és ezzel módosítottuk a mágneses multirétegekben a rétegprofilt. Metastabil FePd a lokális környezetektől függő Fe öndiffúziós állandókat határoztunk meg. Kapcsolatot találtunk az ionsugaras keveredés és a diffúziós állandó között. Alkalmazásként periodikus laterális mágneses mintázatot hoztunk létre besugárzással, neutrontükrök feszültségmentesítésére és monokromátor tervezésére alkalmas eljárásokat dolgoztunk ki.
Results in English
The structure and magnetic properties of thin films are sensitively interrelated. Physical, chemical and consequent magnetic properties of the films and their depth profile were modified in magnetic multilayers promarily by ion implantation. Three Fe self-diffusion coefficients were determined according to the local Fe-environments in metastable FePd films. A relation has been revealed between ion beam mixing rate and diffusion coefficient. As applications of the achived scientific results periodic lateral magnetic pattern was created using ion implantation and developed procedures for strain release of neutron mirrors and monochromator design.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=62272
Decision
Yes





 

List of publications

  
K. Zhang, K. P. Lieb, D. G. Merkel, M. Uhrmacher, N. Pilet, T. V. Ashworth, H. J. Hug: Ion-induced magnetic texturing of Ni films: Domain structure and strain, Nucl. Instr. Meth. B. 257, 379, 2007
..: .., .., 2012
D. G. Merkel, F. Tanczikó, M. Rennhofer, B. Sepiol, A Kovács, R. Rüffer, L. Bottyán: Modification of local order in 57FePd/natFePd films by low energy He+ irradiaton, International Workshop on ''Nano-Scale Materials: Growth - Dynamics - Magnetism'' 6-8 February 2007, Grenoble, France, 2006
K. Zhang, K. P. Lieb, D. G. Merkel, M. Uhrmacher, N. Pilet, T. V. Ashworth, H. J. Hug: Ion-induced magnetic texturing of Ni films: Domain structure and strain, Nucl. Instr. Meth. B. 257, 379, 2007
A. Kovács, Y. Hirotsu, D. G. Merkel, F. Tanczikó, S. Stankov, L. Bottyán: He ion irradiation induced disordering in L10-FePd thin films: Ion fluence dependence, Scripta Materiala 58, 635, 2008
D. G. Merkel, F. Tanczikó, M. Major, Sz. Sajti, A. Kovács, A. Németh, Z.E. Horváth, J. Waizinger, S. Stankov, L. Bottyán: Modification of local order in FePd films by low energy He+ irradiation, Journal of Applied Physics 104, 013901, 2008
D.G. Merkel, Sz. Sajti, Cs. Fetzer, J. Major, R. Rüffer, A. Rühm, S. Stankov, F. Tanczikó, L. Bottyán: Isotope-periodic multilayer method for short self-diffusion paths – a comparative neutron and synchrotron Mössbauer reflectometric study of FePd alloys, Phys Conf Ser 211, 012029, 2010
D. G. Merkel, F. Tanczikó, Z. Zolnai, N. Nagy, G. Vértesy, J. Waizinger , L. Bommer and L. Bottyán: Magnetic patterning perpendicular anisotropy FePd alloy films by masked ion irradiation, J. Appl. Phys. 109, 124302, 2011
D.G. Merkel, Z.E. Horváth, D.E. Szőcs, R. Kovács-Mezei, G. Gy. Kertész and L. Bottyán: Stress relaxation in Fe/Si neutron supermirrors by He+ irradiation, Physica B, 406, 3238, 2011
D. G. Merkel, A. Kovács, F. Tanczikó, Sz. Sajti, M. Major, Cs. Fetzer, R. Rüffer, S. Stankov and L. Bottyán: Self-Diffusion of Iron in L10 FePd films Upon He-irradiation, http://arxiv.org/abs/1109.4742, 2011
D. G. Merkel, Sz. Sajti, F. Tanczikó, M. Major, Cs. Fetzer, A. Kovács, A. Rühm, J. Major, R. Rüffer and L. Bottyán: Self-Diffusion of Iron in L10 FePd film as revealed by reflectometric methods, http://arxiv.org/abs/1109.4751, 2011
D.G. Merkel, B. Nagy, Sz. Sajti, E. Szilágyi, R. Kovács-Mezei and L. Bottyán: Tayloring neutron optical performance of Fe/Si multilayers, http://arxiv.org/abs/1109.4737, 2011
L. Bottyán, D.G. Merkel, B. Nagy, Sz. Sajti, L. Deák, G. Endrőczi, J. Füzi, A. V. Petrenko, J. Major: GINA – A Polarized Neutron Reflectometer at the Budapest Neutron Centre, http://arxiv.org/abs/1109.4753, 2011
L. Bottyán, D.G. Merkel, B. Nagy, J. Major: Neutron Reflectometer with Polarization Option at the Budapest Neutron Centre, http://arxiv.org/abs/1109.4752, 2011
I. Dézsi, Cs. Fetzer, F. Tanczikó, J. Korecki, A. Nakanishi, T.Kobayashi: The interaction of Fe thin layers between MgO(100)-MgO and MgO(100)-Ag surfaces, http://arxiv.org/abs/1109.4811, 2011
I. Dézsi, Cs. Fetzer, F. Tanczikó, P. B. Barna, O. Geszti, G. Sáfrán, L. Székely, H. Bender: Iron Silicide Formation by High Temperature Co-deposition of Fe-2Si with different thicknesses on Si (111), http://arxiv.org/abs/1109.4825, 2011




 

Events of the project

  
2009-07-14 13:29:42
Résztvevők változása



Back »