Vertical magneto-resistive devices made from hybrid metal/molecules/metal multi-layer systems

• Applicant: Professor Dr. Oliver G. Schmidt
• Subject Area: Electronic Semiconductors, Components and Circuits, Integrated Systems, Sensor Technology, Theoretical Electrical Engineering
• Term: from 2010 to 2017
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 82921420

Spin-polarisierbare Moleküle in Tunnelbarrieren können von externen Magnetfeldern manipuliert werden und als echte Spin-Ventile betrieben werden, entweder für die Erzeugung oder die Kontrolle von hochgradig spin-polarisierten elektrischen Strömen. Transport durch solche Moleküle ist bis jetzt auf Metal/Molekül/Metal oder – in deutlich geringerem Ausmaß - auf Metal/Molekül/Halbleiter-Kontakte beschränkt. Der optimale Fall, wäre die Herstellung eines Halbleiter/Molekül/Halbleiter-Kontaktes, um die einzigartigen Möglichkeiten der Bandstruktur gezielt dotierter Halbleiter ausnutzen zu können. In erster Nährung, würde die Barrierenhöhe in einem solchen Halbleiter/Molekül/Halbleiter-Kontakt der Energiedifferenz zwischen der Bandkante des Leitungs-, bzw. Valenzbandes und des LUMO, bzw. des HOMO - je nach der Dotierung des Halbleiters - entsprechen. Kann die Barriere über die Dotierungsart des Halbleiters eingestellt werden, könnte der Halbleiter/Molekül/Halbleiter-Kontakt genutzt werden, um den Landungsträgerfluss durch das magnetische Molekül mittels der Dotierhöhe der beiden Halbleiterelektroden zu kontrollieren. Dies würde zum Beispiel Transportstudien durch einen p-dotierten/Molekül/n-dotierten Kontakt erlauben, der neuartige Eigenschaften in seiner I-V Interbandtunneldiodenkennlinie zeigen würde. Des Weiteren wäre eine Technik, die hochintegrative Halbleiter/SAM/Halbleiter Bauelemente ermöglichen könnte von großer Bedeutung. Während die hoch-qualitative Herstellung von Moleküllagen auf Halbleitersubstraten gut etabliert ist (und damit die Herstellung guter Basiskontakte), ist es immer noch eine große Herausforderung, äquivalent gute Gegenkontakte mittels Halbleiter zu realisieren, was bis dato nicht erreicht wurde. Das Ziel dieses Projektes ist es deshalb – erstmals - Molekül-basierte Halbleiter/SAM/Halbleiter Spin-Ventile herzustellen und die Transporteigenschaften solcher vertikalen, aber auch von horizontalen Bauelementen zu untersuchen.

• DFG Programme: Research Units
• Subproject of: FOR 1154: Towards Molecular Spintronics
• Participating Person: Dr. Daniel Grimm