Abstract:

Neben der Bestimmung magnetischer Eigenschaften epitaktischer FexPt1-x-Schichten wie z.B. Anisotropie, effektive Magnetisierung, Austauschlänge und Dämpfung als Referenzdaten, wurden nass-chemisch hergestellte FexPt1-x-Nanopartikel sphärischer Gestalt mit verschiedenen Größen, Zusammensetzungen und Kristallstrukturen systematisch untersucht, deren Oxide zunächst mittels eines Wasserstoff-Plasmas reduziert wurden. Organische Liganden, die die Partikel nach dem Herstellungsprozess umgeben, wurden dabei entfernt. Diese Liganden verhindern die Agglomeration der Nanopartikel bei Aufbringen auf ein Substrat, haben jedoch keinen messbaren Einfluss auf die Stärke der Oxidation an Luft oder die magnetischen Eigenschaften oxidierter Nanopartikel. Statische und dynamische magnetische Eigenschaften wurden mittels Ferromagnetischer Resonanz und Messungen der Röntgenabsorption, insbesondere des Effekts des Röntgenzirkulardichroismus, bestimmt. Die Analyse der elementspezifischen magnetischen Momente zeigte, dass das effektive magnetische Spinmoment der Nanopartikel im Vergleich zu dem in 50nm dicken Schichten gleicher Zusammensetzung um 20–30% reduziert ist, was mit der inhomogenen Verteilung von Fe- und Pt-Atomen in den Partikeln erklärt werden kann, die durch Analysen der kantenfernen Röntgenabsorptions-Feinstruktur gefunden wurde. Des Weiteren nimmt das effektive Spinmoment der Fe-Atome mit abnehmender Partikelgröße weiter ab, während das Verhältnis von magnetischem Bahnmoment zum effektiven magnetischen Spinmoment zunimmt. Tempern einer Probe mit 6nm großen FePt-Nanopartikeln bei einer Temperatur von 600°C, bei der der Übergang zur chemisch geordneten Phase mit L10-Symmetrie stattfinden sollte, führte zu einer noch stärker ausgeprägten Erhöhung des Verhältnisses von magnetischem Bahn- zum effektiven Spinmoment der Fe-Atome: Es erreicht einen Wert von ca. 9% und ist damit so groß wie in den Pt-Atomen dieser Partikel. Dies ist verbunden mit einer Erhöhung des Koerzitivfeldes von (36 ± 5)mT auf (292 ± 8)mT bei T = 15K nach dem Tempern, die durch eine Vergrößerung der effektiven Anisotropie von 5.5e4 J/m^3 auf 3.85e5 J/m^3 aufgrund des (teilweisen) Einstellens der chemisch geordneten Phase erklärt werden kannn. Bei sehr kleinen Partikeln, wie den hier untersuchten Fe0.70Pt0.30-Nanopartikeln mit einem mittleren Durchmesser von 2.5nm, zeigt die effektive Anisotropie eines Ensembles eine ausgeprägte Temperaturabhängigkeit aufgrund thermischer Fluktuationen, die mit der Methode der Ferromagnetischen Resonanz gemessen wurde. Die Dämpfung der Präzession der Magnetisierung in solchen Messungen nimmt dabei mit steigendem Pt-Gehalt zu, was auch für die Dämpfung in den FexPt1-x-Schichten gilt.