Open Access

Christian Riedel

• In der vorliegenden Arbeit wurde sich hauptsächlich mit der � Änderung der magnetischen Orientierung dünner Filme und strukturierten Proben beschäftigt. Es konnte gezeigt werden, dass diese � Änderung rein lichtinduziert, ohne ein externes magnetisches Feld, möglich ist. Es konnte ein Laser Aufbau realisiert werden, mit welchem durch ultrakurze, zirkular polarisierte Laserpulse im femtosekunden Bereich, dieses sogenannte All Optical Switching (AOS) umgesetzt werden konnte. Aufgrund vorangegangener Forschungsergebnisse wurde sich für eine Legierung aus einer seltenen Erde und eines � Übergangmetalls, im speziellen TbxFe100-x, entschieden. Es wurde nach Stöchiometrien und Filmdicken gesucht, bei welchen AOS realisiert werden konnte. Nachdem diese gefunden waren, wurden nano - strukturierte Proben hergestellt. Die nano - Strukturen wurden mit einer TbxFe100-x Legierung beschichtet, wobei die Schichtdicke in einem Fall größer als die nano - Bit Höhe war und in einem anderen Fall kleiner als diese. Man wollte damit zwei Zustände unterschieden. Zum einen sollte die Legierung auf den nano - Bits vom Rest der Probe magnetisch entkoppelt sein. Zum anderen sollte es eine magnetische Kopplung zwischen den nano - Bits und dem Rest der Probe geben. Es konnte gezeigt werden, dass es eine große Herausforderung darstellt, nano - strukturierte Bereiche zu schalten. Der mikroskopische Effekt von AOS steht weiterhin zur Debatte und ist ein bedeutender Teil der Grundlagenforschung in der Festkörperphysik.
• The main topic of the presented thesis can be described by a simple idea of changing the magnetic orientation of a thin magnetic film only by means of light. This effect is known as All Optical Switching (AOS) and is very promising as a new possibility for data storage. A Laser setup to perform AOS was realized and successfully applied to switch the magnetization in thin films via ultrashort pulse irradiation. The switching mechanism depends on the helicity of the laser pulses. Only circular polarized laser pulses allow for the switching of the magnetization in the material system under investigation. Previous research showed AOS in rare earth transition metals (RE-TM) so TbxFe100-x was chosen for this work. First, we switched thin film samples with different stoichiometry and thickness.Furthermore, AOS in patterned magnetic Films was investigated. These samples where nano structured into arrays of nanodots of two types differing in the relation between the height of the nanodots and the Film thickness. For the first type of samples the TbxFe100-x film was thinner in comparison to the height of the nano dots. For the second type of samples it was exactly opposite. In the first case the magnetic Film on top of the nano dots was coupled to the Film and it was decoupled in the second case. This work demonstrates that the switching was not successful but might be possible with higher Fluences with respect to the unpatterned Film. We also demonstrated that the threshold Fluence depends on the net magnetization of the sample. The microscopic reason of AOS is still an important part of the fundamental research in solid state physics.