Spininjektion und Spinmanipulation in Silizium-Germanium-Heterostrukturen mit ferromagnetischen Mn5Si3Cx- und Mn5Ge3Cx-Elektroden

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professorin Dr. Inga Fischer; Dr. Christoph Sürgers
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 270270483

Ziel dieses Antrags ist der Nachweis von Spininjektion, -detektion und -manipulation in einem CMOS-kompatiblen Bauelement und damit der Nachweis der Grundfunktionalität, die für die Realisierung eines spintronischen Bauelements notwendig ist. Materialien, die sich als ferromagnetische Elektroden in Si- und Ge-basierten Heterostrukturen zur Entwicklung potentieller CMOS-kompatibler Spintronik-Bauelemente eignen würden, sind Kohlenstoff-dotierte Mn5Si3- und Mn5Ge3 Verbindungen mit Curie-Temperaturen von 350 K bzw. 450 K. Im Rahmen dieses Antrags soll deshalb die Spininjektion über Mn5Ge3Cx- und Mn5Si3Cx-Kontakte in Ge- bzw. Si-Halbleiter-Heterostrukturen untersucht werden. Nachweis und Grad der Spininjektion sollen dabei sowohl durch Messungen des Hanle-Effektes als auch durch optische Messungen des durch Rekombination erzeugten zirkular polarisierten Lichts erfolgen. Eine Spinmanipulation durch elektrische Felder wäre dann mit geeigneten Gate-Strukturen realisierbar. Schließlich soll die Größe des Spin-Seebeck-Effektes für eine mögliche Anwendung in der Spinkaloritronik untersucht werden. Das interdisziplinäre Vorhaben soll von zwei Arbeitsgruppen an benachbarten Standorten (Institut für Halbleitertechnik, Universität Stuttgart (IHT-US) und Physikalisches Institut, KIT, Karlsruhe (PI-KIT)) durchgeführt werden, an denen jeweils die entsprechenden Expertisen für Halbleitertechnik und -technologie (IHT-US) und elektronischen Transport in dünnen Schichten (PI-KIT) vorhanden sind.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr.-Ing. Jörg Schulze