Spinpolarisation von Heusler-(Co2MnSi)-Legierungsschichten in Tunnelmagnetowiderstands-Elementen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im Fokus dieses Projektes stand die Herstellung und Untersuchung von Co2MnSi- Heuslerlegierungsschichten, die als untere, ferromagnetische Elektroden in magnetische Tunnelelemente des Typs Co2MnSi / AlOx-Tunnelbarriere / CoyoFcao integriert worden sind. Dabei ist es weltweit erstmals gelungen bei 10 K eine Tunnelmagnetowiderstandsamplitude von 86% für Tunnelelemente mit Heuslerlegiemngen zu realisieren. Dieser Wert entspricht einer Spinpolarisation der Co2MnSi-Heuslerschicht integriert in einem Tunnelelement von 61%. Die TMR-Effektamplitude bei tiefen Temperaturen (17K) konnte durch den Einsatz von Heuslerlegierungsmulilagen des Typs {Co2MnSi5nm / Co2FeSi5nm}10 auf 114% gesteigert werden, was einer Spinpolarisation von 74% entspricht. Dabei wirken die Co2MnSi-Heusler-Schichten als Templat, um in den Co2FeSi-Heusler-Schichten eine bessere atomare Ordnungseinstellung zu indizieren. Im Detail konnte der Einfluss von Heuslerschichtdicken-, Stöchiometrievariationen und der Reihenfolge beider Heuslerlegierungen auf die TMR-Effektamplitude verifiziert werden. Durch Anwendung einer methodischen Kombination bestehend aus hochauflösender analytischer Transmissionselektronenmikroskopie mit dem Röntgendichroismus konnte darüber hinaus die Mikrostruktur und die daraus resultierenden magnetischen wie auch Transporteigenschaften der Grenzfläche zwischen Heuslerlegierungsschichten und der Tunnelbarriere aufgeklärt werden. Im Hinblick auf Anwendungen konnte zudem das Potenzial dieser Tunnelelemente für die Realisierung magnetischen Logikfunktionen demonstriert werden.
