Formation of hard magnetic L10-FePt/FePd monolayers from elemental multilayers

Abstract

In this thesis, ordered L10-FePt and FePd films of different nominal compositions are prepared from Fe/Pt and Fe/Pd multilayers by annealing. In case of the L10-FePt films the composition of the films is modified by changing the individual elemental layer thicknesses in the multilayer precursors. This simple variation of the composition is the great advantage of the multilayer approach compared to sputtering single alloy layer from an alloy target. The formation mechanism of the fct phase from the multilayers and the microstructural properties are investigated. The characteristics of the hysteresis loop (coercivity μ0Hc, remanence Jr) and of the intrinsic magnetic properties (anisotropy constant K1, spontaneous polarization Js, exchange constant A) of the ordered L10-FePt and FePd films are studied. The effects of the composition of the L10-FePt films on the microstructural and magnetic properties are investigated. The microstructure of these ordered L10-FePt films are then correlated to the magnetic properties with microstructural parameters by investigating the temperature dependence of the coercivity.

In dieser Arbeit wurden mittels Ionenstrahlsputtern Fe/Pd und Fe/Pt Viellagenschichten hergestellt. Mit dieser Technik lässt sich die Zusammensetzung über die Schichtdichten der Einzellagen leicht verändern. Erstmals wurde die Umwandlung in die geordnete L10-Phase während der Wärmebehandlung bei verschiedenen Temperaturen und unterschiedlichen detailliert mittels in-situ-TEM untersucht. Die Anlassparameter wurden optimiert, um epitaktische oder polykristalline Schichten zu erhalten. Die Korrelation zwischen der Mikrostruktur and den magnetischen Eigenschaften konnte im Rahmen der Theorie des Mikromagnetismus mit Hilfe von Mikrostrukturparametern quantitativ analysiert werden. Für die Analyse war die Bestimmung der Temperaturabhängigkeit der intrinsischen magnetischen Eigenschaften von L10-FePt erforderlich.