Flexible spintronische & magnetoelastische Systeme

Parametrische Spin-Phonon-Kopplung in Dünnschicht-Cantilevern

Enertark Research untersucht die Kopplung zwischen mechanischer Resonanz, magnetischer Ordnung und spintronischen Dämpfungsmechanismen in flexiblen Dünnschichtsystemen auf Metglas-Basis.

Magnetoelastik Spin-Orbit-Torque (Pt/FeCoB) Gilbert-Dämpfung α(t) Mechanische Eigenresonanz

Schichtaufbau der „Zunge“

Schematischer Layer-Stack eines flexiblen, spintronisch aktiven Cantilevers.

Au (Kontakt & Leiterbahn)

200–300 nm, strukturiert

Al₂O₃ (Top-Isolator)

30–50 nm, Vias

Pt (Spin-Orbit-Schicht)

6–8 nm, Blanket

FeCoB (FM, low-damping)

8–12 nm, Blanket

Al₂O₃ (Bottom-Isolator)

30–70 nm, Blanket

Metglas (Substrat)

20–30 µm, flexibel

Vias verbinden Au gezielt mit der Pt-Schicht, um lokal kontrollierte Spin-Orbit-Torque-Ströme zu erzeugen, während Metglas mechanisch koppelt, jedoch elektrisch entkoppelt bleibt.

Forschungsfokus

Enertark Research widmet sich der Grundlagenforschung an flexiblen, multipliz gekoppelten Dünnschichtsystemen. Im Zentrum steht ein Metglas-Cantilever, der mechanische Resonanz, magnetoelastische Kopplung und spintronische Dämpfungsmodulation α(t) in einem System vereint.

Ziel ist es, die Dynamik eines Systems zu verstehen, in dem mechanische Spannung σ(t), magnetische Anregung H(t) und Gilbert-Dämpfung α(t) als zeitabhängige, teils nicht-kommutative Steuerparameter wirken.

Schwerpunkte

Magnetoelastische Kopplung in dünnen ferromagnetischen Schichten.
Spin-Orbit-Torque-induzierte Modulation der effektiven Dämpfung.
Resonanzverhalten flexibler Cantilever mit spintronisch aktiven Schichten.
Spin-Pumping und Energieumverteilung zwischen Spin-, Phonon- und Magnetisierungskanälen.
Parametrische Anregung durch H(t), σ(t), α(t) und mögliche nicht-kommutative Effekte.

Methodischer Ansatz

Entwurf und CAD-Layout eines spintronisch aktiven Cantilevers mit definierter Leiterstruktur.
Fertigung in Kooperation mit Reinraum- und Dünnschichtlaboren.
Charakterisierung über FMR, MOKE, Resonanzanalyse und transportbasierte Messungen.
Theoretische Modellierung und numerische Simulation der gekoppelten Dynamik.

Wissenschaftliche Fragestellungen

Spintronik Magnetoelastik Nichtlineare Dynamik Multiphysik

Das System erlaubt die systematische Untersuchung mehrerer aktueller Fragestellungen an der Schnittstelle von Spintronik, Magnetismus und Materialwissenschaft.

Wie beeinflusst eine zeitabhängige Modulation der Dämpfung α(t) die magnetische Dynamik in einem mechanisch resonanten System?
Welche Kopplungsstärken sind zwischen mechanischer Eigenresonanz und ferromagnetischer Resonanz erreichbar?
Unter welchen Bedingungen treten parametrische Verstärkung oder nichtlineare Effekte auf?
Wie verhalten sich Spin-Pumping-Signale in Anwesenheit von dynamisch steuerbarer Dämpfung?
Lassen sich nicht-kommutative Parameterzyklen im Raum (H(t), σ(t), α(t)) experimentell nachweisen?

Kooperationsmöglichkeiten

Es bestehen vielfältige Anknüpfungspunkte für Kooperationen mit Universitäten, Fraunhofer-Instituten und Forschungslaboren, insbesondere in den Bereichen:

Dünnschichtfertigung (Sputtern, ALD, Lithografie, RIE).
Magnetische Charakterisierung (FMR, MOKE, VSM).
Mechanische und resonante Charakterisierung flexibler Strukturen.
Theoretische Modellierung und Simulation parametrischer Spin-Systeme.

Der Fokus liegt ausdrücklich auf grundlagenorientierter Forschung. Kommerzielle Anwendungen sind nicht Gegenstand der Kooperation und können separat behandelt werden.

Rahmen der Forschungskollaboration

Diese Seite beschreibt ein exploratives Forschungsprojekt im frühen Stadium in den Bereichen Spintronik, Magnetismus und magnetoelastische Dünnschichtsysteme. Im Fokus stehen ausschließlich grundlegende Mechanismen wie Spin–Phonon-Kopplung, Modulation der Gilbert-Dämpfung und das Resonanzverhalten von Dünnschichtstrukturen. Es werden keinerlei konkrete Produkte, kommerzielle Vorrichtungen oder Energiesysteme dargestellt oder impliziert.

Enertark Research ist ein in Deutschland ansässiges unabhängiges Forschungsprojekt. Bestimmte organisatorische und technische Abläufe werden in Kooperation mit QuantumRift Labs Inc. (Halifax, NS, Kanada) unterstützt. Die wissenschaftliche Ausrichtung und Projektleitung liegen vollständig bei Enertark Research.

Diese Plattform dient ausschließlich der wissenschaftlichen Information sowie der Anbahnung und Pflege akademischer Kooperationen.