Diffusionsgetriebene Phasenbildung von Fe/Pt basierten Mehrlagenschichten

• Antragsteller: Professor Dr. Manfred Albrecht
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 370878165

Funktionelle Dünnschichtsysteme spielen eine wichtige Rolle in modernen Technologien wie in der Mikro- und Nanoelektronik. Hierbei konnten große Durchbrüche in deren Weiterentwicklung mit Hilfe von Dünnschichtensystemen erzielt werden. Für die Anwendung von Dünnschichtsystemen ist es notwendig, die physikalischen Wechselwirkungen und Diffusionsprozesse zwischen den verschiedenen Komponenten eines mehrlagigen Schichtsystems zu verstehen. Eines der wichtigen Merkmale der Diffusion in dünnen Schichten ist der Massentransport auch bei niedrigen Temperaturen, welcher durch kleine Diffusionsabstände sowie einer hohen Defektdichte gefördert wird. Defekte können hierbei die Diffusion stark erhöhen und zu metastabilen Phasenbildung führen, die in Volumensystemen nicht auftreten. Das vorgeschlagene Projekt widmet sich Diffusionsprozessen und Phasenbildung in Fe/Pt basierten Schichtsystemen, die bei relativ niedrigen Temperaturen auftreten, bei der Volumendiffusion ausgeschlossen ist. FePt Filme in der chemisch geordneten L10 Phase zeichnen sich durch ihre besonderen magnetischen Eigenschaften, wie einer hohen magnetischen Anisotropie, aus. Daher sind diese Materialien für unterschiedliche Anwendung im Bereich der Sensorik und der magnetischen Datenspeicherung von großem Interesse. Die in diesem Projekt zu untersuchenden Diffusionsprozesse laufen über die Korngrenzen ab und können durch Hinzugabe von Zwischenschichten stark beeinflusst werden. Als Zwischenschichtmaterial sollen für FePt nicht-mischbare (Ag, Au, Tb, C) sowie mischbare Elemente (Mn) untersucht werden. Durch gezielte Anordnung der Einzellagen im Schichtstapel können auch gerichtete Diffusionsprozesse ausgenutzt werden, um ein sogenanntes ,graded medium' zu realisieren, in dem die magnetischen Eigenschaften innerhalb der Schicht variieren. Einen weiteren Aspekt bildet der Einfluss eines externen Magnetfeldes auf die Diffusion und Keimbildung. Hierbei können magnetostriktive Prozesse einen großen Einfluss auf die stress-induzierte L10 Ordnungsbildung sowie deren Orientierung haben.Diese Studien werden durch molekular-dynamische Simulationen unterstützt, die es erlauben auf atomarer Ebene Diffusionsmechanismen zu extrahieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Ukraine
• ausländischer Mitantragsteller: Dr. Igor Vladymyrskyi