In-situ Widerstands- und Magnetowiderstandsmessungen an spin orbit torque Systemen

• Antragsteller: Professor Dr. Günter Reiss
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 366210174

In diesem Vorhaben wollen wir einerseits in-situ Messungen des elektrischen Widerstands, des Magnetowiderstands und des anomalen Hall Effekts in einer Aufdampf- und einer Sputteranlage etablieren. Die Messungen sollen während des Aufwachsens von Einzel- und Mehrfachschichten durchgeführt werden, die als sogenannte Spin Orbit Torque Systeme bekannt sind. Beim Spin Orbit Torque wird die Akkumulation von Spins z.B. durch den Spin Hall Effekt genutzt, um an unsymmetrischen Mehrlagenschichten aus Nichtmagneten und Ferro- bzw. Ferrimagneten ein Schalten der Magnetisierung zu erreichen. Diese Technik ist sehr vielversprechend für künftige Elektronikbauelemente und von grundlegendem Interesse, da hier Systeme genutzt werden, bei denen der Impuls und die Spinrichtung der Ladungsträger verknüpft sind.Andererseits wollen wir an den durch die in-situ Messungen charakterisierten Proben die Spin Hall Winkel und das Schalten der Magnetisierung mit Hilfe des Spin Orbit Torque detailliert untersuchen. Aus den in-situ Messungen können zunächst die spezifischen Widerstände der Einzellagen ermittelt werden. Darüber hinaus können aus dem Anstieg des Widerstands eines Metalls A bei Bedeckung mit einem Metall B Rückschlüsse auf die Stärke der Streuung der Ladungsträger an der Grenzfläche A / B gezogen werden.Diese Informationen stehen heute für die Interpretation von Experimenten zum Spin Orbit Torque nicht zur Verfügung. Bei den Widerständen der Einzellagen wird oft auf Werte des Massivmaterials zurückgegriffen, was jedoch mit sehr großen Fehlern behaftet ist. Zudem ist der Zusammenhang zwischen der Größe des Spin Hall Winkels und der Streuung der Ladungsträger eine offene und höchst interessante Frage. Wir erhoffen uns, aus dem Forschungsprogramm dieses Vorhabens Beiträge zu folgenden Fragen liefern zu können:- Wie viel Strom fließt in den einzelnen Lagen?- Wie stark ist die Elektronen- und Spinstreuung an den Grenzflächen?- Welche Abhängigkeit haben die Effekte (Spin Hall-, Spin Orbit Torque-, Anomaler Hall Effekt, SMR, USMR etc.) von den Dicken der einzelnen Lagen und der Beschaffenheit der Grenzflächen?- Gibt es einen Zusammenhäng zwischen der Stärke des Spin Orbit Torque und der Streuung der Ladungsträger an den Grenzflächen?

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen