Spinfilter-Kaskaden in InAs-Heterostrukturen

• Antragsteller: Professor Dr. Ulrich Merkt
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2009 bis 2014
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 156997035

Aus modulationsdotierten InAs-Heterostrukturen sollen Spinfilter-Kaskaden ohne Ferromagnete hergestellt werden. Die starke Spin-Bahn-Wechselwirkung und der Spin-Hall-Effekt in den InAs-Kanälen erzeugen am Ausgang der ersten Stufe der zweistufigen Kaskaden eine Spinpolarisation der ballistischen Elektronen. Über die Leitwerte der Ausgänge der zweiten Stufe wird diese Polarisation bestimmt. Mit Side-, Front- und Backgatekontakten können die Dichte der Elektronen und die Stärke der Spin-Bahn-Wechselwirkung unabhängig voneinander eingestellt werden. Der von der Theorie beschriebene Mechanismus und die von numerischen Simulationen für reale Proben vorhergesagte Effizienz der Spinfilter-Kaskaden sollen experimentell bestätigt werden. Die Effizienz hängt insbesondere vom Verhältnis Spinpräzessionslänge zu geometrischer Filterlänge ab, die Spinpräzessionslänge von der Rashba-Spin-Bahn-Wechselwirkung. Deshalb sollen Filter verschiedener Länge hergestellt werden. Das Zusammenspiel von Rashba-Kopplung, Spin-Hall-Effekt und Filtergeometrie bei der Ablenkung der spinpolarisierten Elektronen in die verschiedenen Ausgänge soll durch äußere Magnetfelder beeinflusst werden. Je nach Richtung des äußeren Felds lenkt die Lorentz-Kraft die Elektronen zusätzlich ab oder verstärkt das sogenannte Rashba-Magnetfeld. Spinfilter-Kaskaden erlauben die Messung wichtiger Größen der Spintronik wie der temperaturabhängigen Spinkohärenzlänge und könnten als Elemente neuer Logikschaltungen dienen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen