Ortsaufgelöste Röntgen-Absorptions- und Zirkulardichroismus-Messungen an mit dünnen Oxidschichten bedecktem Magnetit zur Verwendung in magnetischen Tunnelelementen

• Antragsteller: Professor Dr. Günter Reiss, seit 9/2007
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2006 bis 2008
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 26333530

Als Grundbaustein in vielen neuartigen Sensoren (z.B. in der Automotive Branche) und Datenspeichern (Verwendung in Handy, Handhelds etc.) findet sich heutzutage oftmals ein magnetisches Tunnelelement (MTJ). Dieses besteht aus zwei durch eine dünne Isolatorschicht (typischerweise Al2O3 oder MgO) voneinander getrennten ferromagnetischen Elektroden. Der elektrische Widerstand dieses Tunnelelementes hängt von der relativen Orientierung der Magnetisierungen der beiden Ferromagnete ab und wird Tunnelmagnetowiderstand (TMR) genannt. In Abhängigkeit von der Spinpolarisation der ferromagnetischen Materialien variiert der maximal erreichbare TMR-Effekt. Für halbmetallische Ferromagnete, wie z.B. das Eisenoxid Magnetit (Fe3O4), wird eine Spinpolarisation von 100% vorhergesagt. Mit solchen Materialien könnten im Idealfall MTJs als elektrische Schalter realisiert werden. Bisher ist es nicht gelungen, Magnetit-Elektroden mit hoher Spinpolarisation in MTJs zu implementieren. Eine mögliche Ursache kann eine Interdiffusion zwischen benachbarten Barrieren- und Elektrodenmateriel sein, was die Spinpolarisation und somit den TMR stark mindern würde. In diesem Projekt soll mit Röntgen- Absorptions- und -Zirkulardichroismus-Messungen (XAS und XMCD) ortsaufgelöst die Barrieren/Elektroden-Grenzfläche untersucht werden. Mit dieser Methode ist es möglich, selbst kleinste Änderungen in der Magnetisierung und Stöchiometrie des Magnetits zu detektieren. Es soll neben dem häufig als Tunnelbarriere verwendeten Al2O3, auch das heutzutage als State of the Art verwendete MgO untersucht werden. Für die durchzuführenden Messungen ist an der Advanced Light Source (ALS) des Lawrence Berkeley National Laboratory, USA, bereits Strahlzeit beantragt und bewilligt worden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemaliger Antragsteller: Dr. Marc D. Sacher, bis 9/2007