Das Studium der Eigenschaften von nanostrukturierten magnetischen Filmen hat in den letzten Jahren ein zunehmendes Interesse erfahren, vor allem im Hinblick auf künftige neue Anwendungen in Form magnetischer Speicher oder Sensoren. Ein Ziel ist die Verkleinerung der Leseköpfe von Festplatten, bei denen zur Zeit Flächen mit mehreren Mikrometern Ausdehnung zur Speicherung eines Bits beschrieben werden müssen. Das Volumen der weltweit ausgelieferten magnetischen Festplatten-Speicherkapazität steigt um ca. 40 % jährlich, alle drei Jahre verdoppelt sich die Speicherdichte [Si95]. Ein neues Konzept zum Erzielen höherer Speicherdichten ist etwa die von Chou et al. vorgeschlagene sogenannte "Quantendisk", bei der jedes Bit durch eine separate Einzeldomäne repräsentiert wird. Die Definition der Bitpositionen schon beim Herstellungsprozeß würde neben dem Vorteil kleinerer Schreib-/Leseköpfe deren präzisere Positionierung erlauben und würde den Einfluß durch Nachbarbits wegen des nichtmagnetischen Materials zwischen diesen 1-Bit-Inseln reduzieren. Eine weitere zentrale Anwendung werden MRAMs sein (magnetisches Random-Access-Memory), deren Entwicklung jetzt von mehreren führenden Herstellern magnetischer Speicher intensiv in Angriff genommen wird. Für eine weitere Verkleinerung der Strukturen müssen jedoch zunächst detaillierte Untersuchungen verschiedenster Probengeometrien und der dabei neu auftretenden Phänomene durchgeführt werden, wobei periodische Strukturen niedriger Dimensionalität mit Ausdehnungen von etwa 5 pm bis hinunter zu atomaren Größenordnungen von Interesse sind. Neben Drähten (Streifen) und Inseln (kleinen scheibenförmigen Flächen) werden dabei auch gezielt Probenbereiche mit ferromagnetischen Säulen oder mit kurzen Streifen hergestellt, wodurch sich definierte Magnetisierungsrichtungen und Domänenformen erzeugen lassen.

Gegenstand der Arbeit ist der Aufbau eines interferenzlithographischen Verfahrens, mit dem Streifen- und Inselstrukturen mit einer Periodizität bis hinab zu 176 nm großflächig (homogen bis 1 cm) erzeugt werden können.

Gang der Untersuchung:

Im 1. Kapitel der vorliegenden Arbeit werden die Grundlagen zur Laser-Interferenzlithographie skizziert, deren experimentelle Seite zusammen mit der Einrichtung eines Reinraums im 2.Kapitel beschrieben wird. Periodische Streifen- und Inselstrukturen, die mit dem neu aufgebauten Lithographiestand hergestellt worden sind, werden im 3. Kapitel vorgestellt. Ihre Abbildung erfolgte mit einem Rasterkraftmikroskop. Im 4. Kapitel wird der Transfer der Photolackgitter-Strukturen in ferromagnetische Filme behandelt, die mit Molekularstrahl-pitaxie hergestellt werden. Der Transfer ist mit einer vorhandenen Ionenstrahl-Ätzanlage durchgeführt worden. Verschiedene Methoden zur Kontrolle des Ätzprozesses werden in diesem Kapitel evaluiert. Abschließend erfolgt im 5. Kapitel die Charakterisierung der Proben mit Hilfe magnetischer Untersuchungsmethoden, wobei insbesondere strukturinduzierte Änderungen des Ummagnetisierungsverhaltens in leichter und schwerer Richtung untersucht worden sind. Für die Aufnahme der Ummagnetisierungskurven bei verschiedenen Streifenperiodizitäten und -breiten wird der magneto-optische Kerr-Effekt eingesetzt, zur Untersuchung von Spinwellen und möglichen Quantisierungseffekten dient die Brillouin-Lichtstreuung.

Inhaltsverzeichnis: