Ferromagnetischer Proximity-Effekt in Ferromagnet-Halbleiter Hybridstrukturen

• Antragsteller: Professor Dr. Vladimir Lvovich Korenev
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 524671439

Die maßgeschneiderte Anpassung der optischen und magnetischen Eigenschaften von Halbleiterstrukturen (SC) kann gezielt zur Erzeugung neuer Funktionalität in spintronischen Bauelementen genutzt werden, wenn sie mit ferromagnetischen Materialien kombiniert werden. Von besonderem Interesse ist dabei der magnetische Proximity-Effekt, der sich in der Kopplung von Spins in einem Ferromagneten (FM) an Ladungsträger-Spins in einer nichtmagnetischen Halbleiter-Heterostruktur nahe der Ferromagnet/Halbleiter-Grenzfläche manifestiert. Dieses Projekt konzentriert sich auf die Aufklärung der Mechanismen der Spin-Spin-Wechselwirkung von Ladungsträgern und die Rolle der langreichweitigen Austauschwechselwirkung beim magnetischen Proximity-Effekt im aufstrebenden Forschungsgebiet der hybriden FM/SC-Strukturen. Wir werden die Natur des magnetischen Proximity-Effekts in neuartigen Ferromagneten/van-der-Waals-2D-Material-Heterostrukturen aufklären und untersuchen, wie sich phononbasierter Drehimpulstransfer von einem Magneten auf ein 2D-Material realisieren lässt. Gleichzeitig werden wir den magnetischen Proximityeffekt als räumlich hochaufgelöste Detektionsmethode einsetzen, um Spintexturen und ihre Kontrolle mit Hilfe magnetischer und optischer Felder zu erforschen. Wir werden eine ganze Reihe optischer Methoden wie optische Orientierung und Hanle-Effekt, Spin-Flip-Raman-Spektroskopie, zeitaufgelöste Photolumineszenz und Pump-Probe-Kerr-Rotation einsetzen, um zu bestimmen, welche Ladungsträger am Proximity-Effekt beteiligt sind (Löcher oder Elektronen) und um zwischen Gleichgewichts- und dynamischen- Mechanismen zu unterscheiden. Die Ergebnisse werden wesentlich zur Entwicklung zuverlässiger optischer und elektrischer Lese- und Schreibvorgänge in spintronischen Bauelementen beitragen, die auf neuartigen Spin-Spin-Wechselwirkungen beruhen.

• DFG-Verfahren: WBP Stelle