Elementspezifische Analyse von Barrieren /Elektroden-Grenzflächen magnetischer Tunnelelementen mit Heusler-Legierungs-Elektroden

• Applicant: Dr. Jan Michael Schmalhorst
• Subject Area: Experimental Condensed Matter Physics
• Term: from 2005 to 2007
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 12447107

Die Entwicklung neuer Materialien mit hoher Spinpolarisation Peff, idealerweise 100%, ist von zentraler Bedeutung für die gesamte Spinelektronik. Beispielsweise sollte sich dadurch die magnetfeldabhängige Widerstandsänderung (TMR oder Tunneling Magnetoresistance) eines aus zwei, durch eine dünne Isolatorschicht voneinander getrennten, ferromagnetischen Elektroden bestehenden Tunnelelementes auf Werte von einigen 1000% steigern lassen. Nachdem kürzlich erstmalig ein TMR-Effekt von nahezu 100% (Peff = 66%) bei kleinen Temperaturen und Spannungen in dem System Co2MnSi / AIOX / Co-Fe von uns realisiert werden konnte, hat die detaillierte Analyse der Co2MnSi / AIOX Grenzfläche hinsichtlich ihrer elementspezifischen chemischen und magnetischen Eigenschaften ergeben, dass die Bildung von MnOx in diesem Bereich eine zentrale Rolle bei der derzeitigen Limitierung von Peff spielt. Um dies zu umgehen und höhere Polarisationen Peff erreichbar zu machen, soll in dem hier vorgeschlagenen Projekt zum einen die Mn-freie Heusler-Legierung Co2FeSi als Elektrodematerial verwendet und zum anderen das AIOX durch ein alternatives Barrierenmaterial (MgO) ersetzt werden. Die durch diese Ersetzungen entstehenden Veränderungen der chemischen und magnetischen Grenzflächeneigenschaften sollen mittels spektroskopischer Methoden wie Auger Elektronenspektroskopie und Absorptionsspektroskopie im weichen Röntgenbereich verfolgt und der intensiven Charakterisierung der integralen, temperatur- und spannungsabhängigen Transporteigenschaften kompletter Tunnelelemente entgegengestellt werden, um die effektive Spinpolarisation, insbesondere auch bei Raumtemperatur, weiter zu steigern.

• DFG Programme: Research Grants
• Participating Person: Professor Dr. Andreas Hütten