Neuartige magnetische Ordnung erzeugt an epitaktischen Grenzflächen von 4d- und 5d-Übergangsmetall Perowskitoxiden

• Antragstellerin: Dr. Ionela Lindfors-Vrejoiu
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 335038432

Dieser Forschungsvorschlag befasst sich mit der Einrichtung einer neuen Materialien Plattform zur Erzeugung von chiralen magnetischen Domänen in schlecht leitenden oder isolierenden Materialien. Zum Beispiel alle bisher bekannten Skyrmion Phasen in der Dünnschicht-Proben werden derzeit in hochleitenden Materialien erzeugt. Wir möchten Strukturen herstellen, in denen chirale magnetische Ordnung an Grenzflächen zwischen Oxiden stabilisiert wird. Diese Oxid-Materialien sind schlechte Metalle oder erfahren Metall-Isolator-Übergänge, wenn in Dünnfilmform gewachsen werden. Skyrmionen in isolierenden Materialien ganz andere Anwendungen als Skyrmionen in metallischen Systemen erlauben, z. B. Skyrmion Bewegung angetrieben durch Magnonen in isolierenden chiralen Magneten anstelle von spin-polarisierten Strömen. Die wichtigsten aktuellen Herausforderungen auf dem Gebiet der magnetischen Datenspeichertechnik sind die Verbesserung der Geschwindigkeit und Stabilität der Verarbeitung magnetisch kodierten Informationen und die Entwicklung von noch dichter gepackten Datenspeicherkonzepte, die vorzugsweise auch nicht dissipativ sind. Die Mehrheit der heutigen magnetischen Datenspeichergeräte verwendet ferromagnetische Materialien, bei denen die magnetische Ordnung in Bezug auf die Stärke des Heisenberg Austausch-Wechselwirkung beschrieben wird. Die Austausch-Wechselwirkung in üblichen magnetischen Materialien führt zu kollineare Ausrichtung der Gitter Spins. In Materialien mit gebrochenen Inversionssymmetrie und starken Spin-Bahn-Kopplung kann die Dzyaloshinskii-Moriya-Wechselwirkung jedoch eine Schraubenmuster-Anordnung der Elektronspins stabilisieren. Die neue Entdeckung von magnetischen Skyrmionen hat das Potenzial, einen völlig neuen Blick zu öffnen, um die höhere Geschwindigkeit und die Stabilität der elektronische Datenspeicher- und Datenverarbeitungsgeräte zu erreichen. Die technologische Revolution, die durch Albert Ferts und Peter Grünbergs Entdeckung des Riesenmagnetowiderstands-Effekt in metallischen Multilschichten, stattfindet hat, demonstriert die Bedeutung der Heterostrukturen für Fortschritte in der Technologie. In den letzten zwei Jahrzehnten epitaktisches Wachstum von Perowskitoxide mit verschiedenen Eigenschaften hat sich als ein sehr vielseitiges Mittel erwiesen um künstliche Materialien mit neuartigen physikalischen Eigenschaften zu schaffen. Insbesondere planen wir die Auswirkungen der epitaktischen Grenzflächen und die Kopplungsmechanismen zwischen 4d- und 5d-Übergangsmetall-Oxid-Schichten, wie SrRuO3 und SrIrO3, zu studieren. Diese Hetrostrukturen sind erwartet, nicht koplanare magnetische Struktur in ultradünnen ferromagnetischen SrRuO3 Filme zu erzeugen und vermutlich Schrauben Ordnung oder sogar Skyrmionen. Die Ziele sind die Beobachtung und die Untersuchung von neuartigen magnetischen Domänenstrukturen in all-Oxid-Heterostructuren durch Lorentz-Mikroskopie und Elektronen-HolographieHolographie und Magnetotransport-Messungen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Großbritannien
• Mitverantwortliche: Professor Dr. Stefan Blügel; Professorin Dr. Regina Dittmann; Professor Dr. Rafal E. Dunin-Borkowski; Dr. Andras Kovacs; Professor Dr. Paul H. M. van Loosdrecht; Professor Dr. Achim Rosch; Professor Dr.-Ing. Rainer Waser
• Kooperationspartner: Professor Dr. Damien McGrouther