In der Welt der Magnonik wird die Magnetisierungsdynamik auf der Nanoskala hinsichtlich der Erzeugung, der Manipulation und der Detektion von Spinwellen erforscht. Innerhalb dieser Dissertation werden Magnonen, die Quanten einer Spinwelle, in nanoskaligen magnonischen Wellenleitersystemen mit der magnetischen Röntgenmikroskopie untersucht. Dabei wird zunächst eine neue effiziente Methode zur Ermittlung der magnonischen Dispersionsrelation implementiert und vorgestellt. Des Weiteren werden offene Fragen zu den Emissionsmechanismen in magnonischen Wellenleitern mittels verschiedener Anregungstechniken vollständig aufgeklärt. Durch die extrem hohe räumliche und zeitliche Auflösung der Rasterröntgenmikroskopie, werden zusätzlich Quantisierungseffekte in schmalen Wellenleitersystemen direkt abgebildet und im Gigahertz-Bereich sichtbar gemacht. Abschließend werden erste Hinweise auf einen magonischen Raum-Zeit-Kristall experimentell und simulationsbasiert vorgestellt, die einen neuen Forschungszweig innerhalb der Magnonik eröffnen könnten.
Aktualisiert: 2023-01-01
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Im Rahmen dieser Arbeit wurden verschiedene Phänomene im Bereich der Magnetisierungsdynamik dünner Filme mittels zeitaufgelöster Rasterröntgentransmissionsmikroskopie untersucht. Zunächst wurden Experimente zur Dynamik magnetischer Vortexstrukturen unter dem Einfluss von Spin-Orbit-Torque durchgeführt, der sich durch vergleichende mikromagnetische Simulationen als wahrscheinlich vernachlässigbar gegenüber dem Magnetfeld des fließenden Stroms im betrachteten System erwies. Des weiteren wurden Spinwellen in Filmen aus Yttrium-Eisengranat studiert. Hierfür wurden verschiedene Präparationstechniken erarbeitet, die erstmals den Einsatz zeitaufgelöster Röntgentransmissionsmikroskopie, und damit Spinwellenabbildungen unterhalb der optischen Auflösungsgrenze, bei diesem in der Forschung prominenten Material ermöglichten. Es gelang die Erzeugung und Abbildung von Spinwellen mit nur 100 nm Wellenlänge. Die gängige Theorie zur Spinwellendispersion konnte bis in den austauschdominierten Bereich bestätigt werden, wobei für dickere Filme deutliche Hybridisierungseffekte mit Moden höherer Ordnung berücksichtigt werden mussten.
Aktualisiert: 2022-03-17
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