Magnetische Speicherwerkstoffe

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1 Magnetische Speicherwerkstoffe

2 Speichermedien elektronisch (Halbleiterspeicher): auf Basis von Kondensatoren und Transistoren RAM ROM Flashspeicher optisch: Topographiemessung mit einer Laserdiode CD DVD magnetisch: Festplatte Das erste ist die Charakteriasierung von periodischen Linien-Strukturen an einem Silicium-Wafer, die durch Laserinterferenz erzeugt wurden. Die Oberflächentopographie wurde mittels Weißlichtinterferometrie quantifiziert. Das Linienmuster weist eine Periodizität von etwa 15 µm auf. Die Höhenunterschiede sind um 750 nm. Durch die hohe thermische Belastung ist es zu lokaler Aufschmelzung und nachfolgendem Schmelzfluß und Erstarrung senkrecht zu den Interferenzlinien gekommen. Dadurch sind Orientierungsänderungen und höhere Spannungen in den Strukturpeaks zu erwarten. Im Patterqualitätsbild aus der OIM-Messung ist das Linienmuster deutlich erkennbar. Dunklere Bereiche entsprechen einer schlechteren Patternqualität, die hier auf Spannungen im Kristallgitter zurückgeführt werden kann. Sie entsprechen den Bergen in der Struktur. Auch wenn keine absolute Aussage möglich ist, so erlaubt doch diese Darstellung eine Visualisierung der Spannungsverteilung. Die Verteilung der Patternqualitätswerte weist auch eine deutliche Aufspaltung in zwei Fraktionen auf, was beim Wafer im ursprünglichem Zustand nicht der Fall ist. Insgesamt liegen die Werte im nichtbehandelten Bereich auch höher. Betrachtet man die Orientierungskarte dazu, stellt man fest, dass die stärker verzerrte Gitterbereiche in ihrer Orientierung von der ursprünglichen stark abweichen, und zwar nicht regellos verteilt, sondern bevorzugt mit den 111 bzw. 211 Ebenen zur Oberfläche. Auch wenn Polfiguren bei Einkristallen wenig sinnvoll sind, so sind sie eine gute Visualisierungshilfe für die vorliegende Orientierungsverteilung. Ein besonderer Vorteil der Methode ist die Tatsache, dass Desorientierungen explizit aus den Orientierungen berechnet werden können. Wenn man sich die Desorientierungswinkelverteilung in der Probe anschaut, fällt neben der Kleinwinkelkorngrenzen auch das Maximum bei 60° auf. Dies deutet stark auf spezielle Korngrenzen hin. Und nach der Coincidence Site Lattice Konvention sind das zu etwa 40% die sog. S3n , zu denen auch Zwillingsgrenzen gehören. Es liegt also auch eine Korngrenzen-Textur vor. Zusammenfassend hat sich die Methode als besonders geeignet erwiesen, die Gefügeänderungen, die durch die Laserstrukturierung hervorgerufen wurden, orts- und mikroskopisch aufgelöst zu charakterisieren.

3 Motivation fortschreitende Digitalisierung stetig wachsender
Speicherplatzbedarf höhere Speicherdichte Mooresches Gesetz superparamagnetisches Limit Magnetic Design („Tuning“) und neue Speicherprinzipien Das erste ist die Charakteriasierung von periodischen Linien-Strukturen an einem Silicium-Wafer, die durch Laserinterferenz erzeugt wurden. Die Oberflächentopographie wurde mittels Weißlichtinterferometrie quantifiziert. Das Linienmuster weist eine Periodizität von etwa 15 µm auf. Die Höhenunterschiede sind um 750 nm. Durch die hohe thermische Belastung ist es zu lokaler Aufschmelzung und nachfolgendem Schmelzfluß und Erstarrung senkrecht zu den Interferenzlinien gekommen. Dadurch sind Orientierungsänderungen und höhere Spannungen in den Strukturpeaks zu erwarten. Im Patterqualitätsbild aus der OIM-Messung ist das Linienmuster deutlich erkennbar. Dunklere Bereiche entsprechen einer schlechteren Patternqualität, die hier auf Spannungen im Kristallgitter zurückgeführt werden kann. Sie entsprechen den Bergen in der Struktur. Auch wenn keine absolute Aussage möglich ist, so erlaubt doch diese Darstellung eine Visualisierung der Spannungsverteilung. Die Verteilung der Patternqualitätswerte weist auch eine deutliche Aufspaltung in zwei Fraktionen auf, was beim Wafer im ursprünglichem Zustand nicht der Fall ist. Insgesamt liegen die Werte im nichtbehandelten Bereich auch höher. Betrachtet man die Orientierungskarte dazu, stellt man fest, dass die stärker verzerrte Gitterbereiche in ihrer Orientierung von der ursprünglichen stark abweichen, und zwar nicht regellos verteilt, sondern bevorzugt mit den 111 bzw. 211 Ebenen zur Oberfläche. Auch wenn Polfiguren bei Einkristallen wenig sinnvoll sind, so sind sie eine gute Visualisierungshilfe für die vorliegende Orientierungsverteilung. Ein besonderer Vorteil der Methode ist die Tatsache, dass Desorientierungen explizit aus den Orientierungen berechnet werden können. Wenn man sich die Desorientierungswinkelverteilung in der Probe anschaut, fällt neben der Kleinwinkelkorngrenzen auch das Maximum bei 60° auf. Dies deutet stark auf spezielle Korngrenzen hin. Und nach der Coincidence Site Lattice Konvention sind das zu etwa 40% die sog. S3n , zu denen auch Zwillingsgrenzen gehören. Es liegt also auch eine Korngrenzen-Textur vor. Zusammenfassend hat sich die Methode als besonders geeignet erwiesen, die Gefügeänderungen, die durch die Laserstrukturierung hervorgerufen wurden, orts- und mikroskopisch aufgelöst zu charakterisieren.

4 Domänen Bereiche mit gleicher Magnetisierungsrichtung: Domänen
stetige Änderung der Magnetisierung: Blochwände Minimierung von Streufeld-, Austausch- und Anisotropieenergie: Eindomänen-Teilchen für d<dkrit: dkrit » 80nm Schaumburg: Keramik Das erste ist die Charakteriasierung von periodischen Linien-Strukturen an einem Silicium-Wafer, die durch Laserinterferenz erzeugt wurden. Die Oberflächentopographie wurde mittels Weißlichtinterferometrie quantifiziert. Das Linienmuster weist eine Periodizität von etwa 15 µm auf. Die Höhenunterschiede sind um 750 nm. Durch die hohe thermische Belastung ist es zu lokaler Aufschmelzung und nachfolgendem Schmelzfluß und Erstarrung senkrecht zu den Interferenzlinien gekommen. Dadurch sind Orientierungsänderungen und höhere Spannungen in den Strukturpeaks zu erwarten. Im Patterqualitätsbild aus der OIM-Messung ist das Linienmuster deutlich erkennbar. Dunklere Bereiche entsprechen einer schlechteren Patternqualität, die hier auf Spannungen im Kristallgitter zurückgeführt werden kann. Sie entsprechen den Bergen in der Struktur. Auch wenn keine absolute Aussage möglich ist, so erlaubt doch diese Darstellung eine Visualisierung der Spannungsverteilung. Die Verteilung der Patternqualitätswerte weist auch eine deutliche Aufspaltung in zwei Fraktionen auf, was beim Wafer im ursprünglichem Zustand nicht der Fall ist. Insgesamt liegen die Werte im nichtbehandelten Bereich auch höher. Betrachtet man die Orientierungskarte dazu, stellt man fest, dass die stärker verzerrte Gitterbereiche in ihrer Orientierung von der ursprünglichen stark abweichen, und zwar nicht regellos verteilt, sondern bevorzugt mit den 111 bzw. 211 Ebenen zur Oberfläche. Auch wenn Polfiguren bei Einkristallen wenig sinnvoll sind, so sind sie eine gute Visualisierungshilfe für die vorliegende Orientierungsverteilung. Ein besonderer Vorteil der Methode ist die Tatsache, dass Desorientierungen explizit aus den Orientierungen berechnet werden können. Wenn man sich die Desorientierungswinkelverteilung in der Probe anschaut, fällt neben der Kleinwinkelkorngrenzen auch das Maximum bei 60° auf. Dies deutet stark auf spezielle Korngrenzen hin. Und nach der Coincidence Site Lattice Konvention sind das zu etwa 40% die sog. S3n , zu denen auch Zwillingsgrenzen gehören. Es liegt also auch eine Korngrenzen-Textur vor. Zusammenfassend hat sich die Methode als besonders geeignet erwiesen, die Gefügeänderungen, die durch die Laserstrukturierung hervorgerufen wurden, orts- und mikroskopisch aufgelöst zu charakterisieren. Haast: Patterned magnetic thin films for ultra high density recording Techn. Universität Braunschweig: Vorlesung Nanoelektronik

5 Festplatte Speicherdichte: 70GBit/in2 35nm x 270nm - Struktur
Albrecht, Thiele, Moser: Terabit-Speicher – bald Realität oder nur Fiktion Paetzold: Thermische Stabilität und Modifizierung der magn. Austauschanisotropie in Schichtsystemen granulare, magnetische Schicht (z.B. CoPtCrB), 10-15nm dick mittlere Korngröße etwa 10nm viele Körner für ein Bit (50-100) in-plane Magnetisierung GMR-Lesekopf Spule zum Schreiben Flughöhe: 15-20nm Das erste ist die Charakteriasierung von periodischen Linien-Strukturen an einem Silicium-Wafer, die durch Laserinterferenz erzeugt wurden. Die Oberflächentopographie wurde mittels Weißlichtinterferometrie quantifiziert. Das Linienmuster weist eine Periodizität von etwa 15 µm auf. Die Höhenunterschiede sind um 750 nm. Durch die hohe thermische Belastung ist es zu lokaler Aufschmelzung und nachfolgendem Schmelzfluß und Erstarrung senkrecht zu den Interferenzlinien gekommen. Dadurch sind Orientierungsänderungen und höhere Spannungen in den Strukturpeaks zu erwarten. Im Patterqualitätsbild aus der OIM-Messung ist das Linienmuster deutlich erkennbar. Dunklere Bereiche entsprechen einer schlechteren Patternqualität, die hier auf Spannungen im Kristallgitter zurückgeführt werden kann. Sie entsprechen den Bergen in der Struktur. Auch wenn keine absolute Aussage möglich ist, so erlaubt doch diese Darstellung eine Visualisierung der Spannungsverteilung. Die Verteilung der Patternqualitätswerte weist auch eine deutliche Aufspaltung in zwei Fraktionen auf, was beim Wafer im ursprünglichem Zustand nicht der Fall ist. Insgesamt liegen die Werte im nichtbehandelten Bereich auch höher. Betrachtet man die Orientierungskarte dazu, stellt man fest, dass die stärker verzerrte Gitterbereiche in ihrer Orientierung von der ursprünglichen stark abweichen, und zwar nicht regellos verteilt, sondern bevorzugt mit den 111 bzw. 211 Ebenen zur Oberfläche. Auch wenn Polfiguren bei Einkristallen wenig sinnvoll sind, so sind sie eine gute Visualisierungshilfe für die vorliegende Orientierungsverteilung. Ein besonderer Vorteil der Methode ist die Tatsache, dass Desorientierungen explizit aus den Orientierungen berechnet werden können. Wenn man sich die Desorientierungswinkelverteilung in der Probe anschaut, fällt neben der Kleinwinkelkorngrenzen auch das Maximum bei 60° auf. Dies deutet stark auf spezielle Korngrenzen hin. Und nach der Coincidence Site Lattice Konvention sind das zu etwa 40% die sog. S3n , zu denen auch Zwillingsgrenzen gehören. Es liegt also auch eine Korngrenzen-Textur vor. Zusammenfassend hat sich die Methode als besonders geeignet erwiesen, die Gefügeänderungen, die durch die Laserstrukturierung hervorgerufen wurden, orts- und mikroskopisch aufgelöst zu charakterisieren. Speicherdichte: 70GBit/in nm x 270nm - Struktur

6 Signal zu Rausch-Verhältnis
B: Bitlänge W: Bitbreite a: Übergangsbereich D: Korndurchmesser s: Streuung der Korngröße Albrecht, Thiele, Moser: Terabit-Speicher – bald Realität oder nur Fiktion große Bitgröße kleiner Übergangsbereich kleine Körner konstante Korngröße Das erste ist die Charakteriasierung von periodischen Linien-Strukturen an einem Silicium-Wafer, die durch Laserinterferenz erzeugt wurden. Die Oberflächentopographie wurde mittels Weißlichtinterferometrie quantifiziert. Das Linienmuster weist eine Periodizität von etwa 15 µm auf. Die Höhenunterschiede sind um 750 nm. Durch die hohe thermische Belastung ist es zu lokaler Aufschmelzung und nachfolgendem Schmelzfluß und Erstarrung senkrecht zu den Interferenzlinien gekommen. Dadurch sind Orientierungsänderungen und höhere Spannungen in den Strukturpeaks zu erwarten. Im Patterqualitätsbild aus der OIM-Messung ist das Linienmuster deutlich erkennbar. Dunklere Bereiche entsprechen einer schlechteren Patternqualität, die hier auf Spannungen im Kristallgitter zurückgeführt werden kann. Sie entsprechen den Bergen in der Struktur. Auch wenn keine absolute Aussage möglich ist, so erlaubt doch diese Darstellung eine Visualisierung der Spannungsverteilung. Die Verteilung der Patternqualitätswerte weist auch eine deutliche Aufspaltung in zwei Fraktionen auf, was beim Wafer im ursprünglichem Zustand nicht der Fall ist. Insgesamt liegen die Werte im nichtbehandelten Bereich auch höher. Betrachtet man die Orientierungskarte dazu, stellt man fest, dass die stärker verzerrte Gitterbereiche in ihrer Orientierung von der ursprünglichen stark abweichen, und zwar nicht regellos verteilt, sondern bevorzugt mit den 111 bzw. 211 Ebenen zur Oberfläche. Auch wenn Polfiguren bei Einkristallen wenig sinnvoll sind, so sind sie eine gute Visualisierungshilfe für die vorliegende Orientierungsverteilung. Ein besonderer Vorteil der Methode ist die Tatsache, dass Desorientierungen explizit aus den Orientierungen berechnet werden können. Wenn man sich die Desorientierungswinkelverteilung in der Probe anschaut, fällt neben der Kleinwinkelkorngrenzen auch das Maximum bei 60° auf. Dies deutet stark auf spezielle Korngrenzen hin. Und nach der Coincidence Site Lattice Konvention sind das zu etwa 40% die sog. S3n , zu denen auch Zwillingsgrenzen gehören. Es liegt also auch eine Korngrenzen-Textur vor. Zusammenfassend hat sich die Methode als besonders geeignet erwiesen, die Gefügeänderungen, die durch die Laserstrukturierung hervorgerufen wurden, orts- und mikroskopisch aufgelöst zu charakterisieren.

7 Magnetische Materialien
Anisotropie K [Jcm-3] MS [emu/cc] HK [kOe] D [nm] heutiges Material CoPtCrX 0,2 300 14 10 Multilayer CoPt 1-4 L10-Phase FePt 7 1140 120 2,8 seltene Erden NbFeB 4,6 1270 73 3,7 amorphe Materialien CoSm 11-20 910 2,2-2,7 insbesondere Materialien mit L10-Phase und SE-Verbindungen bieten sich als Speichermaterialien an

8 Antiferromagnetische Kopplung
Antiferromagnetische Kopplung durch dünne Ru-Schicht Vorteile: kleineres HW (write) wegen geringerer effektiver Schichtdicke höhere thermische Stabilität Reduktion der Streufelder Erhöhung der Speicherdichte um den Faktor 2!! Quelle: Hitachi Das erste ist die Charakteriasierung von periodischen Linien-Strukturen an einem Silicium-Wafer, die durch Laserinterferenz erzeugt wurden. Die Oberflächentopographie wurde mittels Weißlichtinterferometrie quantifiziert. Das Linienmuster weist eine Periodizität von etwa 15 µm auf. Die Höhenunterschiede sind um 750 nm. Durch die hohe thermische Belastung ist es zu lokaler Aufschmelzung und nachfolgendem Schmelzfluß und Erstarrung senkrecht zu den Interferenzlinien gekommen. Dadurch sind Orientierungsänderungen und höhere Spannungen in den Strukturpeaks zu erwarten. Im Patterqualitätsbild aus der OIM-Messung ist das Linienmuster deutlich erkennbar. Dunklere Bereiche entsprechen einer schlechteren Patternqualität, die hier auf Spannungen im Kristallgitter zurückgeführt werden kann. Sie entsprechen den Bergen in der Struktur. Auch wenn keine absolute Aussage möglich ist, so erlaubt doch diese Darstellung eine Visualisierung der Spannungsverteilung. Die Verteilung der Patternqualitätswerte weist auch eine deutliche Aufspaltung in zwei Fraktionen auf, was beim Wafer im ursprünglichem Zustand nicht der Fall ist. Insgesamt liegen die Werte im nichtbehandelten Bereich auch höher. Betrachtet man die Orientierungskarte dazu, stellt man fest, dass die stärker verzerrte Gitterbereiche in ihrer Orientierung von der ursprünglichen stark abweichen, und zwar nicht regellos verteilt, sondern bevorzugt mit den 111 bzw. 211 Ebenen zur Oberfläche. Auch wenn Polfiguren bei Einkristallen wenig sinnvoll sind, so sind sie eine gute Visualisierungshilfe für die vorliegende Orientierungsverteilung. Ein besonderer Vorteil der Methode ist die Tatsache, dass Desorientierungen explizit aus den Orientierungen berechnet werden können. Wenn man sich die Desorientierungswinkelverteilung in der Probe anschaut, fällt neben der Kleinwinkelkorngrenzen auch das Maximum bei 60° auf. Dies deutet stark auf spezielle Korngrenzen hin. Und nach der Coincidence Site Lattice Konvention sind das zu etwa 40% die sog. S3n , zu denen auch Zwillingsgrenzen gehören. Es liegt also auch eine Korngrenzen-Textur vor. Zusammenfassend hat sich die Methode als besonders geeignet erwiesen, die Gefügeänderungen, die durch die Laserstrukturierung hervorgerufen wurden, orts- und mikroskopisch aufgelöst zu charakterisieren. Albrecht, Thiele, Moser: Terabit-Speicher – bald Realität oder nur Fiktion

9 Thermisch unterstütztes Schreiben
Idee: Erniedrigung des Schreibfeldes durch Erwärmung: Curie-Weiss-Gesetz: Abnahme von HC Albrecht, Thiele, Moser: Terabit-Speicher – bald Realität oder nur Fiktion Probleme: kleine Wärmequelle T nahe TC benötigt je größer K, desto größer auch TC thermomagnetisches Verhalten muss berücksichtigt werden Das erste ist die Charakteriasierung von periodischen Linien-Strukturen an einem Silicium-Wafer, die durch Laserinterferenz erzeugt wurden. Die Oberflächentopographie wurde mittels Weißlichtinterferometrie quantifiziert. Das Linienmuster weist eine Periodizität von etwa 15 µm auf. Die Höhenunterschiede sind um 750 nm. Durch die hohe thermische Belastung ist es zu lokaler Aufschmelzung und nachfolgendem Schmelzfluß und Erstarrung senkrecht zu den Interferenzlinien gekommen. Dadurch sind Orientierungsänderungen und höhere Spannungen in den Strukturpeaks zu erwarten. Im Patterqualitätsbild aus der OIM-Messung ist das Linienmuster deutlich erkennbar. Dunklere Bereiche entsprechen einer schlechteren Patternqualität, die hier auf Spannungen im Kristallgitter zurückgeführt werden kann. Sie entsprechen den Bergen in der Struktur. Auch wenn keine absolute Aussage möglich ist, so erlaubt doch diese Darstellung eine Visualisierung der Spannungsverteilung. Die Verteilung der Patternqualitätswerte weist auch eine deutliche Aufspaltung in zwei Fraktionen auf, was beim Wafer im ursprünglichem Zustand nicht der Fall ist. Insgesamt liegen die Werte im nichtbehandelten Bereich auch höher. Betrachtet man die Orientierungskarte dazu, stellt man fest, dass die stärker verzerrte Gitterbereiche in ihrer Orientierung von der ursprünglichen stark abweichen, und zwar nicht regellos verteilt, sondern bevorzugt mit den 111 bzw. 211 Ebenen zur Oberfläche. Auch wenn Polfiguren bei Einkristallen wenig sinnvoll sind, so sind sie eine gute Visualisierungshilfe für die vorliegende Orientierungsverteilung. Ein besonderer Vorteil der Methode ist die Tatsache, dass Desorientierungen explizit aus den Orientierungen berechnet werden können. Wenn man sich die Desorientierungswinkelverteilung in der Probe anschaut, fällt neben der Kleinwinkelkorngrenzen auch das Maximum bei 60° auf. Dies deutet stark auf spezielle Korngrenzen hin. Und nach der Coincidence Site Lattice Konvention sind das zu etwa 40% die sog. S3n , zu denen auch Zwillingsgrenzen gehören. Es liegt also auch eine Korngrenzen-Textur vor. Zusammenfassend hat sich die Methode als besonders geeignet erwiesen, die Gefügeänderungen, die durch die Laserstrukturierung hervorgerufen wurden, orts- und mikroskopisch aufgelöst zu charakterisieren. Albrecht, Thiele, Moser: Terabit-Speicher – bald Realität oder nur Fiktion

10 Senkrechtes Schreiben
Das erste ist die Charakteriasierung von periodischen Linien-Strukturen an einem Silicium-Wafer, die durch Laserinterferenz erzeugt wurden. Die Oberflächentopographie wurde mittels Weißlichtinterferometrie quantifiziert. Das Linienmuster weist eine Periodizität von etwa 15 µm auf. Die Höhenunterschiede sind um 750 nm. Durch die hohe thermische Belastung ist es zu lokaler Aufschmelzung und nachfolgendem Schmelzfluß und Erstarrung senkrecht zu den Interferenzlinien gekommen. Dadurch sind Orientierungsänderungen und höhere Spannungen in den Strukturpeaks zu erwarten. Im Patterqualitätsbild aus der OIM-Messung ist das Linienmuster deutlich erkennbar. Dunklere Bereiche entsprechen einer schlechteren Patternqualität, die hier auf Spannungen im Kristallgitter zurückgeführt werden kann. Sie entsprechen den Bergen in der Struktur. Auch wenn keine absolute Aussage möglich ist, so erlaubt doch diese Darstellung eine Visualisierung der Spannungsverteilung. Die Verteilung der Patternqualitätswerte weist auch eine deutliche Aufspaltung in zwei Fraktionen auf, was beim Wafer im ursprünglichem Zustand nicht der Fall ist. Insgesamt liegen die Werte im nichtbehandelten Bereich auch höher. Betrachtet man die Orientierungskarte dazu, stellt man fest, dass die stärker verzerrte Gitterbereiche in ihrer Orientierung von der ursprünglichen stark abweichen, und zwar nicht regellos verteilt, sondern bevorzugt mit den 111 bzw. 211 Ebenen zur Oberfläche. Auch wenn Polfiguren bei Einkristallen wenig sinnvoll sind, so sind sie eine gute Visualisierungshilfe für die vorliegende Orientierungsverteilung. Ein besonderer Vorteil der Methode ist die Tatsache, dass Desorientierungen explizit aus den Orientierungen berechnet werden können. Wenn man sich die Desorientierungswinkelverteilung in der Probe anschaut, fällt neben der Kleinwinkelkorngrenzen auch das Maximum bei 60° auf. Dies deutet stark auf spezielle Korngrenzen hin. Und nach der Coincidence Site Lattice Konvention sind das zu etwa 40% die sog. S3n , zu denen auch Zwillingsgrenzen gehören. Es liegt also auch eine Korngrenzen-Textur vor. Zusammenfassend hat sich die Methode als besonders geeignet erwiesen, die Gefügeänderungen, die durch die Laserstrukturierung hervorgerufen wurden, orts- und mikroskopisch aufgelöst zu charakterisieren. Quelle: Hitachi Magnetische Momente stehen senkrecht zur Schichtebene höhere Speicherdichte möglich (Faktor 2-7)

11 Design eines senkrechten Mediums
CoPt-SiO2 magnetic layer Ru interlayer Seed layer Soft magnetic underlayer Das erste ist die Charakteriasierung von periodischen Linien-Strukturen an einem Silicium-Wafer, die durch Laserinterferenz erzeugt wurden. Die Oberflächentopographie wurde mittels Weißlichtinterferometrie quantifiziert. Das Linienmuster weist eine Periodizität von etwa 15 µm auf. Die Höhenunterschiede sind um 750 nm. Durch die hohe thermische Belastung ist es zu lokaler Aufschmelzung und nachfolgendem Schmelzfluß und Erstarrung senkrecht zu den Interferenzlinien gekommen. Dadurch sind Orientierungsänderungen und höhere Spannungen in den Strukturpeaks zu erwarten. Im Patterqualitätsbild aus der OIM-Messung ist das Linienmuster deutlich erkennbar. Dunklere Bereiche entsprechen einer schlechteren Patternqualität, die hier auf Spannungen im Kristallgitter zurückgeführt werden kann. Sie entsprechen den Bergen in der Struktur. Auch wenn keine absolute Aussage möglich ist, so erlaubt doch diese Darstellung eine Visualisierung der Spannungsverteilung. Die Verteilung der Patternqualitätswerte weist auch eine deutliche Aufspaltung in zwei Fraktionen auf, was beim Wafer im ursprünglichem Zustand nicht der Fall ist. Insgesamt liegen die Werte im nichtbehandelten Bereich auch höher. Betrachtet man die Orientierungskarte dazu, stellt man fest, dass die stärker verzerrte Gitterbereiche in ihrer Orientierung von der ursprünglichen stark abweichen, und zwar nicht regellos verteilt, sondern bevorzugt mit den 111 bzw. 211 Ebenen zur Oberfläche. Auch wenn Polfiguren bei Einkristallen wenig sinnvoll sind, so sind sie eine gute Visualisierungshilfe für die vorliegende Orientierungsverteilung. Ein besonderer Vorteil der Methode ist die Tatsache, dass Desorientierungen explizit aus den Orientierungen berechnet werden können. Wenn man sich die Desorientierungswinkelverteilung in der Probe anschaut, fällt neben der Kleinwinkelkorngrenzen auch das Maximum bei 60° auf. Dies deutet stark auf spezielle Korngrenzen hin. Und nach der Coincidence Site Lattice Konvention sind das zu etwa 40% die sog. S3n , zu denen auch Zwillingsgrenzen gehören. Es liegt also auch eine Korngrenzen-Textur vor. Zusammenfassend hat sich die Methode als besonders geeignet erwiesen, die Gefügeänderungen, die durch die Laserstrukturierung hervorgerufen wurden, orts- und mikroskopisch aufgelöst zu charakterisieren. (a) Cross-sectional transmission electron micrograph of a typical perpendicular recording medium design. (b) Cross-sectional image of a medium design lacking an appropriate seed layer.

12 Longitudinales vs. Senkrechtes Schreiben
Schematic illustration of the two modes of magnetic recording: (left) longitudinal recording and (right) perpendicular recording. In longitudinal recording the medium is written using the fringe field of the gap. In perpendicular recording, the writing is achieved by the main pole (on the right). Demonstration of a written transition in a granular magnetic recording medium. The trasntion boundary has to follow the microstructure of the medium. The firgure depicts the most optimistic case in which the recording is within the grain size limit. Das erste ist die Charakteriasierung von periodischen Linien-Strukturen an einem Silicium-Wafer, die durch Laserinterferenz erzeugt wurden. Die Oberflächentopographie wurde mittels Weißlichtinterferometrie quantifiziert. Das Linienmuster weist eine Periodizität von etwa 15 µm auf. Die Höhenunterschiede sind um 750 nm. Durch die hohe thermische Belastung ist es zu lokaler Aufschmelzung und nachfolgendem Schmelzfluß und Erstarrung senkrecht zu den Interferenzlinien gekommen. Dadurch sind Orientierungsänderungen und höhere Spannungen in den Strukturpeaks zu erwarten. Im Patterqualitätsbild aus der OIM-Messung ist das Linienmuster deutlich erkennbar. Dunklere Bereiche entsprechen einer schlechteren Patternqualität, die hier auf Spannungen im Kristallgitter zurückgeführt werden kann. Sie entsprechen den Bergen in der Struktur. Auch wenn keine absolute Aussage möglich ist, so erlaubt doch diese Darstellung eine Visualisierung der Spannungsverteilung. Die Verteilung der Patternqualitätswerte weist auch eine deutliche Aufspaltung in zwei Fraktionen auf, was beim Wafer im ursprünglichem Zustand nicht der Fall ist. Insgesamt liegen die Werte im nichtbehandelten Bereich auch höher. Betrachtet man die Orientierungskarte dazu, stellt man fest, dass die stärker verzerrte Gitterbereiche in ihrer Orientierung von der ursprünglichen stark abweichen, und zwar nicht regellos verteilt, sondern bevorzugt mit den 111 bzw. 211 Ebenen zur Oberfläche. Auch wenn Polfiguren bei Einkristallen wenig sinnvoll sind, so sind sie eine gute Visualisierungshilfe für die vorliegende Orientierungsverteilung. Ein besonderer Vorteil der Methode ist die Tatsache, dass Desorientierungen explizit aus den Orientierungen berechnet werden können. Wenn man sich die Desorientierungswinkelverteilung in der Probe anschaut, fällt neben der Kleinwinkelkorngrenzen auch das Maximum bei 60° auf. Dies deutet stark auf spezielle Korngrenzen hin. Und nach der Coincidence Site Lattice Konvention sind das zu etwa 40% die sog. S3n , zu denen auch Zwillingsgrenzen gehören. Es liegt also auch eine Korngrenzen-Textur vor. Zusammenfassend hat sich die Methode als besonders geeignet erwiesen, die Gefügeänderungen, die durch die Laserstrukturierung hervorgerufen wurden, orts- und mikroskopisch aufgelöst zu charakterisieren.

13 Strukturierte magnetische Medien
Das erste ist die Charakteriasierung von periodischen Linien-Strukturen an einem Silicium-Wafer, die durch Laserinterferenz erzeugt wurden. Die Oberflächentopographie wurde mittels Weißlichtinterferometrie quantifiziert. Das Linienmuster weist eine Periodizität von etwa 15 µm auf. Die Höhenunterschiede sind um 750 nm. Durch die hohe thermische Belastung ist es zu lokaler Aufschmelzung und nachfolgendem Schmelzfluß und Erstarrung senkrecht zu den Interferenzlinien gekommen. Dadurch sind Orientierungsänderungen und höhere Spannungen in den Strukturpeaks zu erwarten. Im Patterqualitätsbild aus der OIM-Messung ist das Linienmuster deutlich erkennbar. Dunklere Bereiche entsprechen einer schlechteren Patternqualität, die hier auf Spannungen im Kristallgitter zurückgeführt werden kann. Sie entsprechen den Bergen in der Struktur. Auch wenn keine absolute Aussage möglich ist, so erlaubt doch diese Darstellung eine Visualisierung der Spannungsverteilung. Die Verteilung der Patternqualitätswerte weist auch eine deutliche Aufspaltung in zwei Fraktionen auf, was beim Wafer im ursprünglichem Zustand nicht der Fall ist. Insgesamt liegen die Werte im nichtbehandelten Bereich auch höher. Betrachtet man die Orientierungskarte dazu, stellt man fest, dass die stärker verzerrte Gitterbereiche in ihrer Orientierung von der ursprünglichen stark abweichen, und zwar nicht regellos verteilt, sondern bevorzugt mit den 111 bzw. 211 Ebenen zur Oberfläche. Auch wenn Polfiguren bei Einkristallen wenig sinnvoll sind, so sind sie eine gute Visualisierungshilfe für die vorliegende Orientierungsverteilung. Ein besonderer Vorteil der Methode ist die Tatsache, dass Desorientierungen explizit aus den Orientierungen berechnet werden können. Wenn man sich die Desorientierungswinkelverteilung in der Probe anschaut, fällt neben der Kleinwinkelkorngrenzen auch das Maximum bei 60° auf. Dies deutet stark auf spezielle Korngrenzen hin. Und nach der Coincidence Site Lattice Konvention sind das zu etwa 40% die sog. S3n , zu denen auch Zwillingsgrenzen gehören. Es liegt also auch eine Korngrenzen-Textur vor. Zusammenfassend hat sich die Methode als besonders geeignet erwiesen, die Gefügeänderungen, die durch die Laserstrukturierung hervorgerufen wurden, orts- und mikroskopisch aufgelöst zu charakterisieren.

14 Strukturierte magnetische Medien
Idee: 1 Nanostruktur entspricht 1 Bit Anforderungen: Eindomänen-Zustand exakt gleiche Nanostruktur periodische Anordnung uniaxiale Anisotropie kleine Strukturgröße (1TBit/in2 entspricht 25nm x 25nm – Struktur) keine Strukturfehler Das erste ist die Charakteriasierung von periodischen Linien-Strukturen an einem Silicium-Wafer, die durch Laserinterferenz erzeugt wurden. Die Oberflächentopographie wurde mittels Weißlichtinterferometrie quantifiziert. Das Linienmuster weist eine Periodizität von etwa 15 µm auf. Die Höhenunterschiede sind um 750 nm. Durch die hohe thermische Belastung ist es zu lokaler Aufschmelzung und nachfolgendem Schmelzfluß und Erstarrung senkrecht zu den Interferenzlinien gekommen. Dadurch sind Orientierungsänderungen und höhere Spannungen in den Strukturpeaks zu erwarten. Im Patterqualitätsbild aus der OIM-Messung ist das Linienmuster deutlich erkennbar. Dunklere Bereiche entsprechen einer schlechteren Patternqualität, die hier auf Spannungen im Kristallgitter zurückgeführt werden kann. Sie entsprechen den Bergen in der Struktur. Auch wenn keine absolute Aussage möglich ist, so erlaubt doch diese Darstellung eine Visualisierung der Spannungsverteilung. Die Verteilung der Patternqualitätswerte weist auch eine deutliche Aufspaltung in zwei Fraktionen auf, was beim Wafer im ursprünglichem Zustand nicht der Fall ist. Insgesamt liegen die Werte im nichtbehandelten Bereich auch höher. Betrachtet man die Orientierungskarte dazu, stellt man fest, dass die stärker verzerrte Gitterbereiche in ihrer Orientierung von der ursprünglichen stark abweichen, und zwar nicht regellos verteilt, sondern bevorzugt mit den 111 bzw. 211 Ebenen zur Oberfläche. Auch wenn Polfiguren bei Einkristallen wenig sinnvoll sind, so sind sie eine gute Visualisierungshilfe für die vorliegende Orientierungsverteilung. Ein besonderer Vorteil der Methode ist die Tatsache, dass Desorientierungen explizit aus den Orientierungen berechnet werden können. Wenn man sich die Desorientierungswinkelverteilung in der Probe anschaut, fällt neben der Kleinwinkelkorngrenzen auch das Maximum bei 60° auf. Dies deutet stark auf spezielle Korngrenzen hin. Und nach der Coincidence Site Lattice Konvention sind das zu etwa 40% die sog. S3n , zu denen auch Zwillingsgrenzen gehören. Es liegt also auch eine Korngrenzen-Textur vor. Zusammenfassend hat sich die Methode als besonders geeignet erwiesen, die Gefügeänderungen, die durch die Laserstrukturierung hervorgerufen wurden, orts- und mikroskopisch aufgelöst zu charakterisieren. Vorteile: hohe Speicherdichte höhere thermische Stabilität kein Rauschen kleinere Schreibfelder

15 Herstellungsbeispiel durch Lithographie
Herstellung einer topografisch strukturierten Oberfläche Datenstruktur durch Topografie vorgegeben Information auf „Berg“ speichern typische Verfahren: optische Lithografie Elektronenstrahllithografie Nanoimprintverfahren Das erste ist die Charakteriasierung von periodischen Linien-Strukturen an einem Silicium-Wafer, die durch Laserinterferenz erzeugt wurden. Die Oberflächentopographie wurde mittels Weißlichtinterferometrie quantifiziert. Das Linienmuster weist eine Periodizität von etwa 15 µm auf. Die Höhenunterschiede sind um 750 nm. Durch die hohe thermische Belastung ist es zu lokaler Aufschmelzung und nachfolgendem Schmelzfluß und Erstarrung senkrecht zu den Interferenzlinien gekommen. Dadurch sind Orientierungsänderungen und höhere Spannungen in den Strukturpeaks zu erwarten. Im Patterqualitätsbild aus der OIM-Messung ist das Linienmuster deutlich erkennbar. Dunklere Bereiche entsprechen einer schlechteren Patternqualität, die hier auf Spannungen im Kristallgitter zurückgeführt werden kann. Sie entsprechen den Bergen in der Struktur. Auch wenn keine absolute Aussage möglich ist, so erlaubt doch diese Darstellung eine Visualisierung der Spannungsverteilung. Die Verteilung der Patternqualitätswerte weist auch eine deutliche Aufspaltung in zwei Fraktionen auf, was beim Wafer im ursprünglichem Zustand nicht der Fall ist. Insgesamt liegen die Werte im nichtbehandelten Bereich auch höher. Betrachtet man die Orientierungskarte dazu, stellt man fest, dass die stärker verzerrte Gitterbereiche in ihrer Orientierung von der ursprünglichen stark abweichen, und zwar nicht regellos verteilt, sondern bevorzugt mit den 111 bzw. 211 Ebenen zur Oberfläche. Auch wenn Polfiguren bei Einkristallen wenig sinnvoll sind, so sind sie eine gute Visualisierungshilfe für die vorliegende Orientierungsverteilung. Ein besonderer Vorteil der Methode ist die Tatsache, dass Desorientierungen explizit aus den Orientierungen berechnet werden können. Wenn man sich die Desorientierungswinkelverteilung in der Probe anschaut, fällt neben der Kleinwinkelkorngrenzen auch das Maximum bei 60° auf. Dies deutet stark auf spezielle Korngrenzen hin. Und nach der Coincidence Site Lattice Konvention sind das zu etwa 40% die sog. S3n , zu denen auch Zwillingsgrenzen gehören. Es liegt also auch eine Korngrenzen-Textur vor. Zusammenfassend hat sich die Methode als besonders geeignet erwiesen, die Gefügeänderungen, die durch die Laserstrukturierung hervorgerufen wurden, orts- und mikroskopisch aufgelöst zu charakterisieren.

16 Optische Alternative - Millipede
Nutze Spitzen-Prinzip des AFM‘s hohe Datendichte möglich Parallelschaltung: Array aus Spitzen mit integrierter Schaltung Das erste ist die Charakteriasierung von periodischen Linien-Strukturen an einem Silicium-Wafer, die durch Laserinterferenz erzeugt wurden. Die Oberflächentopographie wurde mittels Weißlichtinterferometrie quantifiziert. Das Linienmuster weist eine Periodizität von etwa 15 µm auf. Die Höhenunterschiede sind um 750 nm. Durch die hohe thermische Belastung ist es zu lokaler Aufschmelzung und nachfolgendem Schmelzfluß und Erstarrung senkrecht zu den Interferenzlinien gekommen. Dadurch sind Orientierungsänderungen und höhere Spannungen in den Strukturpeaks zu erwarten. Im Patterqualitätsbild aus der OIM-Messung ist das Linienmuster deutlich erkennbar. Dunklere Bereiche entsprechen einer schlechteren Patternqualität, die hier auf Spannungen im Kristallgitter zurückgeführt werden kann. Sie entsprechen den Bergen in der Struktur. Auch wenn keine absolute Aussage möglich ist, so erlaubt doch diese Darstellung eine Visualisierung der Spannungsverteilung. Die Verteilung der Patternqualitätswerte weist auch eine deutliche Aufspaltung in zwei Fraktionen auf, was beim Wafer im ursprünglichem Zustand nicht der Fall ist. Insgesamt liegen die Werte im nichtbehandelten Bereich auch höher. Betrachtet man die Orientierungskarte dazu, stellt man fest, dass die stärker verzerrte Gitterbereiche in ihrer Orientierung von der ursprünglichen stark abweichen, und zwar nicht regellos verteilt, sondern bevorzugt mit den 111 bzw. 211 Ebenen zur Oberfläche. Auch wenn Polfiguren bei Einkristallen wenig sinnvoll sind, so sind sie eine gute Visualisierungshilfe für die vorliegende Orientierungsverteilung. Ein besonderer Vorteil der Methode ist die Tatsache, dass Desorientierungen explizit aus den Orientierungen berechnet werden können. Wenn man sich die Desorientierungswinkelverteilung in der Probe anschaut, fällt neben der Kleinwinkelkorngrenzen auch das Maximum bei 60° auf. Dies deutet stark auf spezielle Korngrenzen hin. Und nach der Coincidence Site Lattice Konvention sind das zu etwa 40% die sog. S3n , zu denen auch Zwillingsgrenzen gehören. Es liegt also auch eine Korngrenzen-Textur vor. Zusammenfassend hat sich die Methode als besonders geeignet erwiesen, die Gefügeänderungen, die durch die Laserstrukturierung hervorgerufen wurden, orts- und mikroskopisch aufgelöst zu charakterisieren. Abbildungen: IBM

17 Verlauf der Flächenspeicherdichte
Für Festplatten – CGR = compound growth rate (Anstieg in Moore-Kurve) MTJ – magneting tunneling junction Areal density of magnetic hard disks as a function of calendar year. The compounded growth rate (CGR) is indicated. MR stands for the introduction of magnetoresistance head, GMR for giant magnetoresistance head, AFC for the antiferromagnetically coupled media and PR for the perpendicular recording media.