Kaiserslautern - Fachbereich Physik
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An unusual interlayer coupling, recently discovered in layered magnetic systems, is analysed from the experimental and theoretical points of view. This coupling favours the 90 orientation of the magnetization of the adjacent magnetic films. It can be phenomenologically described by a term in the energy expression, which is biquadratic with respect to the magnetizations of the two films. The main experimental findings, as well as the theoretical models, explaining the phenomenon are discussed.
Brillouin light scattering investigations of exchange biased (110)-oriented NiFe/FeMn bilayers
(1997)
All contributing magnetic anisotropies in (110)-oriented exchange biased Ni 80 Fe 20 /Fe 50 Mn 50 double layers prepared by molecular beam epitaxy on Cu(110) single crystals have been determined by means of Brillouin light scattering. Upon covering the Ni 80 Fe 20 films by Fe 50 Mn 50 , a unidirectional anisotropy contribution appears, which is consistent with the measured exchange bias field. The uniaxial and fourfold in-plane anisotropy contributions are largely modified by an amount, which scales with the Ni 80 Fe 20 thickness, indicating an interface effect. The strong uniaxial anisotropy contribution shows an in-plane switching of the easy axis from [110] to [001] with increasing Ni 80 Fe 20 -layer thickness. The large mode width of the spin wave excitations, which exceeds the linewidth of uncovered Ni 80 Fe 20 films by a factor of more than six, indicates large spatial variations of the exchange coupling constant. (C) 1998 American Institute of Physics.
Um stationäre bzw. quasi-stationäre Ohmsche Ströme in leitenden Medien berechnen zu können, wird aus komplexifizierten Maxwellschen Gleichungen mittels des Clifford Produktes eine vereinheitlichte hyperkomplexe Feldgleichung hergeleitet. Für, längs einer Achse translationsinvariante, komplexe Leitfähigkeitsfelder wird eine Dimension absepariert und die verbleibenden 2 Raumdimensionen mit der komplexen Zahlenebene identifiziert. Diese Identifikation kann durch den Clifford Formalismus explizit und völlig kanonisch definiert werden, da sowohl die komplexen Zahlen als auch Ortsvektoren in der Clifford Algebra enthalten sind. Da direkt die Spinor Feldgleichung gelöst wird, treten Eichprobleme, wie sie bei entsprechenden Potentialgleichungen üblich sind, erst gar nicht auf. Durch die Liftung der Spinor Feldgleichung vom \(\mathbb{R}^2 \to \mathbb{C}^2\) wird sofort ersichtlich wie wichtig monogene (holomorphe) Funktionen für die Lösung dieser Gleichung sind.
Die zugehörige Randbedingung ist im allgemeinen weder rein vom Neumannschen noch vom Diricheltschen Typ. Ausgehend von elementaren Lösungen für \(\delta\)-Quellen in Gebieten konstanter Leitfähigkeit, werden durch Fortsetzung dieser Lösungen mittels der Randbedingung Feldlösungen für zusammengesetzte Gebiete konstruiert.
Im Gegensatz zu Gebieten mit nur einem Rand, ist es für mehrfach berandete Gebiete viel schwieriger, die lokalen Lösungen so anzupassen, daß alle Randbedingungen erfüllt sind. Deshalb wird eine neue Lösungsmethode vorgestellt, welche die lokalen Feldgleichungen und alle Randbedingungen durch sukzessive Konstruktion von Spiegelpolreihen löst. Dieses Verfahren wird anhand einiger Klassen von geometrischen Konfigurationen erläutert, deren topologische Unterschiede sich direkt auf die Struktur der Spiegelpolverteilungen auswirkt.
Bei der Diskussion wird besonders der Fall von N kreisförmigen Anomalien in einer Kreisscheibe hervorgehoben, da diese Klasse von Problemen auch von besonderem Interesse in der medizinischen Physik, im Bereich der Impedanz-Tomographie ist. Die Lösungen erlauben die Variation der Zusammenhangszahl über die relativen Leitfähigkeitsdifferenzen. Studien der Potentialverteilung auf dem Rand, wie sie für die elektrische Impedanz-Tomographie wesentlich sind, werden zum Teil durch numerische, als auch durch analytische Berechnungen durchgeführt. Komplexe Potentiale können aus den Feldlösungen leicht berechnet werden, indem die typischen Polterme \(\displaystyle{1 \over z-p}\) durch die komplexen Logarithmen \(- \log(z-p)\)
ersetzt werden.
Das elektrische Potential ergibt sich aus dem Komplexen als dessen Realteil. Der Imaginärteil hat eine große Bedeutung bei der Visualisierung der Vektorfelder. Es wird gezeigt, daß die Höhenlinien dieses Imaginärteils, der aus der Strömungsmechanik auch als Strömungsfunktion bekannt ist, gerade die Feldlinien des zugehörigen Feldes liefert.
Für die elektrische Impedanz-Tomographie wird am Beispiel einer kleinen, konzentrisch positionierten Anomalie das Auflösungsvermögen diskutiert, woraus unter anderem eine optimale Lage der Einprägepole resultiert. Aus den analytischen Ergebnissen ist eindeutig zu erkennen, daß sich maximale Potentialänderungen auf dem Rand bei diametral angeordneten Einprägepolen ergeben.
Die für die Visualisierung der Felder nötigen Studien von Strömungsfunktionen, lieferte unter anderem auch eine Berechnungsmöglichkeit von Strömungsfunktionen für Felder im \(\mathbb{R}^3\)! Des weitern wird eine mögliche Wahl der Schnitte dieser mehrblättrigen Funktion für den Fall der Kreisscheibe mit N Anomalien explizit gegeben und die Vorteile dieser speziellen Wahl anhand numerischer Studien aufgezeigt. Typische Darstellungen von Feld- und Potentiallinien, von Verteilungen von Spiegelpolen, sowie von Potential und Strömungsfunktionen selbst, verdeutlichen die Vorteile dieses Lösungsverfahrens. Für sehr viele, in der Praxis wichtige Konfigurationen ist vor allem die große Konvergenzgeschwindigkeit ein Vorteil, welcher es ermöglicht Feldlinienbilder dieser Lösungen in kurzer Zeit auf einem PC zu erstellen.
Static magnetic and spin wave properties of square lattices of permalloy micron dots with thicknesses of 500 Å and 1000 Å and with varying dot separations have been investigated. A magnetic fourfold anisotropy was found for the lattice with dot diameters of 1 micrometer and a dot separation of 0.1 micrometer. The anisotropy is attributed to an anisotropic dipole-dipole interaction between magnetically unsaturated parts of the dots. The anisotropy strength (order of 100000 erg/cm^3 ) decreases with increasing in-plane applied magnetic field.
Static magnetic and spin wave properties of square lattices of permalloy micron dots with thicknesses of 500 Å and 1000 Å and with varying dot separations have been investigated. The spin wave frequencies can be well described taking into account the demagnetization factor of each single dot. A magnetic four-fold anisotropy was found for the lattice with dot diameters of 1 micrometer and a dot separation of 0.1 micrometer. The anisotropy is attributed to an anisotropic dipole-dipole interaction between magnetically unsaturated parts of the dots. The anisotropy strength (order of 100000 erg/cm^3 ) decreases with increasing in-plane applied magnetic field.
The first observation of self-focusing of dipolar spin waves in garnet film media is reported. In particular, we show that the quasi-stationary diffraction of a finite-aperture spin wave beam in a focusing medium leads to the concentration of the wave power in one focal point rather than along a certain line (channel). The obtained results demonstrate the wide applicability of non-linear spin wave media to study non-linear wave phenomena using an advanced combined microwave-Brillouin light scattering technique for a two-dimensional mapping of the spin wave amplitudes.
We report on Brillouin light scattering investigations of the elastic properties in Co/Ni superlattices which exhibit localized electronic eigenstates near the Fermi level causing an oscillation of the resistivity as a function of the superlattice periodicity A. No oscillations of the Rayleigh and Sezawa mode as a function of A could be observed within an error margin of +- 2% indicating that the localized electronic states do not contribute to the elastic constants.