GMRSim

Programm zur Simulation von GMR-Kennlinien

GMR-Multilagen haben bereits Einzug in die Automations- und Sensortechnik und in die neuste Generation der Festplattenproduktion gehalten, da sie sensitiver auf sehr kleine magnetische Felder reagieren als alle konventionellen Ferromagnete.

 

Das Simulationsprogramm GMRSim wurde aus zwei Gründen entwickelt. Zum einen kann es eingesetzt werden, um signifikante Parameter, z.B. Kopplungsstärke oder Anisotropiekonstanten, aus gemessenen Kennlinien zu ermitteln, zum anderen dient es der Voraussage neuer GMR-Kennlinien. Dies ist äußerst wünschenswert, um den Einsatz dieser Schichtsysteme zu erleichtern. GMRSim kann zum anderen eingesetzt werden, um Kennlinien entsprechend der Spezifikation zu designen und wertvolle Hinweise für die experimentelle Umsetzung zu geben.

 

GMRSim basiert auf einer Erweiterung des Stoner-Wohlfarth-Modells [Sto48] in der von H. Holloway und D. J. Kubinski gegebenen Form [Holl98]. Wir konnten die Anwendbarkeit des Programms zur Simulation und Analyse von GMR-Kennlinien bereits mehrfach zeigen [Hue99, Hei00, Hue01].

Im Gegensatz zum mikromagnetischen Rechnungen ist GMRSim unabhängig von der Größe des Elementes. Da die magnetischen Bauelemente in typischen Sensoranwendungen in der Größenordnung von mehreren hundert Mikrometern liegen, sind mikromagnetische Berechnungen von mehrlagigen Schichtfolgen sehr zeitaufwendig und für heutige PCs (Stand 2004) ungeeignet. Wird die simulierte Bauelementgröße reduziert auf den Bereich von wenigen hundert Nanometern, so werden die Ergebnisse zum Großteil von Randeffekten bestimmt.

 

Sicherlich, GMRSim basiert nicht auf ab-initio-Rechnungen und benötigt daher experimentelle Daten als Eingabe. Diese Parameter müssen den jeweiligen Laborbedingungen angepasst werden.

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© Dr. Tobias Hempel 2019