Ferromagnetic nanostructures are a promising candidate for future data storage and logic applications. For this especially the domain walls separating magnetic domains and in particular their manipulation and motion is of interest. Permalloy an alloy of nickel and iron - has been proven to be an ideal model system for this, since the magnetisation configuration can be easily tuned by the sample geometry.
This work covers two aspects of domain wall motion in microscopic permalloy nanowires: Firstly, the motion in external magnetic fields and the influence of differently high levels of holmium doping is observed. Secondly, the effects of both local and global heating of the sample structure and their effect on the domain wall motion are probed.
For these investigations a focussed magneto-optical Kerr microscope was built. Due to a focus diameter of less than 1µm and the usage of an intense laser source the detection of the motion of individual domain wall in real time is possible. The time resolution reached is below 2ns. Furthermore, the laser allows to alter the sample temperature locally and to probe the domain wall dynamics in this region under the influence of the generated temperature gradients.
When doping Permalloy with rare earth metals like holmium the so called Gilbert damping constant alpha rises. By measuring the local velocity distribution of more than one hundred individual domain walls the domain wall velocity if found to drop with increasing alpha. This trend was also predicted by one-dimensional analytical models.
The magnetic structures were strongly heated by using high laser intensities and special substrates with a low thermal conductivity. This resulted in high temperature gradients in the order of 100K/µm. Probing the critical pepinning field, which is needed to move a domain wall, for walls positioned within the temperature gradient, a dependence on both the direction and magnitude of the gradient is found. This can be explained by spin currents caused by the temperature gradients (the so called spin-Seebeck-effect). These measurements are completed by directly probing the spin currents utilising the inverse spin-Hall-effect. This opens a new possibility of manipulating domain wall motion as well as generating pure spin currents.

Ferromagnetische Nanostrukturen werden als ein vielversprechender Kandidat für zukünftige Speicher- und Logikanwendungen gehandelt. Hierbei sind insbesondere die Domänenwände zwischen einzelnen magnetischen Domänen sowie ihre gezielte Manipulation und Bewegung von großem Interesse. Als ein ideales Modelsystem hat sich in diesem Zusammenhang das weichmagnetische µ-Metall (engl. Permalloy), eine Legierung aus Nickel und Eisen, erwiesen. In dieser Legierung kann die Magnetisierungskonfiguration leicht durch die Geometrie der Probe beeinflusst werden.
Diese Arbeit behandelt zwei Bereiche der Bewegung von Domänenwänden in mikroskopischen µ-Metalldrähten: Zum Einen wird deren Bewegung in externen magnetischen Feldern und die Auswirkung von unterschiedlichen Dotierungskonzentrationen mit Holmium untersucht. Zum Anderen werden die Auswirkungen von Temperaturänderungen sowohl der ganzen Struktur als auch räumlich begrenzter Bereiche auf die Domänenwandbewegung erforscht.
Für diese Untersuchungen wurde im Rahmen dieser Arbeit ein fokussiertes magneto-optisches Kerr Mikroskop aufgebaut. Dieses erlaubt durch eine Fokusgröße von unter 1µm sowie unter Verwendung eines intensiven Lasers erstmals die Detektion der Bewegung von einzelnen Domänenwänden in Echtzeit. Dabei wird eine Zeitauflösung von unter 2ns erreicht. Darüber hinaus erlaubt die Verwendung desbeschriebenen Lasers, die Temperatur der magnetischen Strukturen lokal zu variieren und die Bewegung von Domänenwänden unter dem Einfluss der auftretenden Temperaturgradienten zu untersuchen.
Mit der Dotierung des µ-Metalls mit Holmium geht eine Erhöhung der Gilbertdämpfungskonstanten alpha einher. Durch die Messung der lokalen Geschwindigkeitsverteilung von mehr als hundert einzelnen Domänenwänden kann der Trend einer sinkenden Domänenwandgeschwindigkeit v bei steigendem alpha bestätigt werden, der durch einfache eindimensionale Modelle vorhergesagt wird. Abweichungungen in der genauen Form der Abhängigkeit zwischen alpha und v können mit Hilfe von mikromagnetischen Simulationen erklärt werden.
Durch die Wahl geeigneter Substrate und durch die Verwendung hoher Laserintensitäten wird die magnetische Struktur lokal stark aufgeheizt, wodurch hohe Temperaturgradienten in der Größenordnung von 100K/µm erzeugt werden können. Die Untersuchung des kritischen Feldes, welches für die Bewegung von Domänenwänden benötigt wird, die im Bereich dieser Gradienten positioniert sind, zeigt eine klare Abhängigkeit von sowohl der Richtung als auch Stärke des Gradienten. Dies kann auf den Einfluss von Spinströmen zurückgeführt werden, die durch Temperaturgradienten hervorgerufen werden (dem sogenannten Spin-Seebeck-Effekt). Diese Messungen werden durch den direkten Nachweis der beteiligten Spinströme mit Hilfe des inversen Spin-Hall-Effekts vervollständigt. Dadurch eröffnet sich sowohl eine neue Möglichkeit der gezielten Manipulation der Domänenwandbewegung als auch der Erzeugung von reinen Spinströmen.