Spintronics
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(Siehe: D. Grundler: "Spintronics", Physics World 15, 39 (April 2002). [PDF: click here]
Ausgehend von ferromagnetischen Mikro- und Nanostrukturen mit maßgeschneiderter Domänenstruktur realisieren wir Spin-Injektor/Spin-Detektor-Kontakte, die mit hochbeweglichen zwei-dimensionalen Elektronensystemen (2DES) in InAs-Heterostrukturen elektronisch gekoppelt werden. Ziel ist es, Hybridstrukturen zu realiseren, in denen ein spin-polarisierter Strom durch den Halbleiter-Bereich fließt und der Spinzustand zwischen Injektor und Detektor durch elektrische Felder gesteuert werden kann. Im besonderen wollen wir mit Hilfe des sogenannten Rashba-Effekts auf den Spin-Zustand Einfluß nehmen und dadurch einen gate-spannungsgesteuerten Magnetowiderstandseffekt erzielen. Die Idee wurde bereits Anfang 1990 von S. Datta und B. Das theoretisch formuliert, jedoch sind auch weiterhin sowohl theoretisch als auch materialwissenschaftlich interessante Fragestellungen zu klären.
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Im Schwerpunktprogramm "Halbleiter-Spintronik" untersuchen wir die Spin-Bahn-Kopplung für Elektronen im Leitungsband mit Hilfe der Cantilever-Magnetometrie. Wir betrachten hochbewegliche 2DES in asymmetrischen Quantentrögen in InGaAs. Aufgrund des Rashba-Effekts entstehen zwei spinabhängige Fermiflächen, d.h. die Spin-Bahn-Wechselwirkung hebt die Spin-Entartung für die Leitungselektronen im Magnetfeld null auf. Bei tiefen Temperaturen führt dies zu magnetischen Quantenoszillationen, die ein charakteristisches Schwebungsmuster aufweisen. Die Magnetisierung erlaubt es, die Stärke der Spin-Bahn-Kopplung nicht-invasiv und direkt zu messen. Die Technik ist deshalb insbesondere geeignet, niedrigdimensionale Elektronensysteme wie Quantendrähte und Quantenpunkte zu untersuchen.
Aktuelles:
Die Magnetisierungsexperimente werden im SPP 1285 "Halbleiter-Spintronik" [click here] gefördert.
Siehe hierzu z.B.:- M. A. Wilde, D. Reuter, Ch. Heyn, A. D. Wieck, and D. Grundler:
„Inversion-asymmetry-induced spin splitting observed in the quantum oscillatory magnetization of a two-dimensional electron system”, Phys. Rev. B 79, 125330 (2009). [abstract: click here] - D. Grundler: „Spintronics”, Physics World 15, 39 (April 2002). [pdf: click here]
- D. Grundler, „Spintronik”, auf www.weltderphysik.de [website: click here]
- A. Wittmann, C.-H. Möller, O. Kronenwerth, M. Holz, and D. Grundler: „Hybrid ferromagnet/semiconductor nanostructures: spin-valve effect and extraordinary magnetoresistance”, J. Phys.: Condens. Matter 16 (2004) S5645-S5652 (2003). [abstract: click here]
- C.-H. Möller, Ch. Heyn, and D. Grundler: „Spin splitting in narrow InAs quantum wells with In0.75Ga0.25As barrier layers”, Appl. Phys. Lett. 83, 2181 (2003). [abstract: click here]
- G. Meier and D. Grundler (invited): „Rashba spin-splitting and ferromagnetic electrodes on InAs”, in Festkörperprobleme/Advances in Solid State Physics 40, (Ed. B. Kramer), 295-308 (Vieweg, Braunschweig, 2000).
- D. Grundler: „Spins im Nadelöhr” in Physikalische Blätter Nr. 9, 21 (2001).
- D. Grundler: „Oscillatory Spin-Filtering due to Gate Control of Spin-Dependent Interface Conductance”, Phys. Rev. Lett. 86, 1058 (2001). [abstract: click here]
- D. Grundler: „Ballistic Spin-Filter Transistor ”, Phys. Rev. B 63, 161307 (R) (2001). [abstract: click here]
- D. Grundler: „Large Rashba-splitting in InAs quantum wells due to electron-wave function penetration into the barrier layers”, Phys. Rev. Lett. 84, 6074 (2000). [abstract: click here]
„Inversion-asymmetry-induced spin splitting observed in the quantum oscillatory magnetization of a two-dimensional electron system”, Phys. Rev. B 79, 125330 (2009). [abstract: click here]