50 Kapitel 6 Magnetotransportmessungen<strong>der</strong> Kontaktfläche geschlossen werden. Man erhält für die Co/ZnO/Ni-Probe einenspezifischen Wi<strong>der</strong>stand von ρ ZnO (300 K) = (0,155 ± 0,007) Ωm und für die Referenzprobeρ ZnO (300 K) = (0,133 ± 0,006) Ωm, wobei hier noch ein Fehler durch dieSchichtdickenbestimmung aus <strong>der</strong> Reflektometrie für ZnO von ± 0,5 nm berücksichtigtwurde, da die Schichtdicke nicht exakt bestimmt werden konnte. Ein weiterermöglicher Fehler, <strong>der</strong> hier mit ± 10 µm 2 beziffert wurde, war, dass die Fläche <strong>der</strong>Kontakte nicht exakt 400 µm 2 groß ist, was durch Ungenauigkeiten in <strong>der</strong> optischenLithographie bedingt ist.Vergleicht man die beiden spezifischen Wi<strong>der</strong>stände von ZnO, so stimmen diese innerhalbdes Fehlers bis auf ca. 7% gut überein. Man erkennt somit, dass <strong>der</strong> Wi<strong>der</strong>standdurch die ZnO-Schicht dominiert ist, und macht die beiden Proben hinsichtlich ihrerelektrischen Eigenschaften und <strong>der</strong> Grenzflächen vergleichbar. Der Fehler von 7%lässt sich durch die unterschiedliche ZnO-Schichtdicke erklären. Grenzflächen-Effektean den Co/ZnO- und ZnO/Ni-Grenzflächen sind durch die teilweise Oxidation vonCo und Ni (vgl. Kapitel 4) nicht vollkommen auszuschließen, was aber nicht weiterschlimm ist, denn wie aus <strong>der</strong> Theorie ersichtlich, sind diese sogar notwendig.Desweiteren ist festzustellen, dass selbst mit Einbau von Co- und Ni-Schichten dieQualität des ZnO hinsichtlich seines elektrischen Wi<strong>der</strong>standes bei Raumtemperaturnicht maßgeblich verän<strong>der</strong>t wird.Ermittelt man wie vorab beschrieben die spezifischen Wi<strong>der</strong>stände einer dickerenCo/ZnO/Ni-Probe (72,5 nm) und einer dünneren Probe (9,25 nm), so kommt manauf folgende Werte: ρ ZnO (300 K) = 0,190 Ωm (72,5 nm ZnO) und ρ ZnO (300 K) =0,134 Ωm (9,25 nm ZnO). Vergleicht man diese Ergebnisse mit <strong>der</strong> 14,1 nm dickenCo/ZnO/ZnO-Probe, so streuen diese ca. 20%. Daraus kann man schließen, dass dieZnO-Qualität für alle Schichtdicken in etwa gleich bleibt, was eine Analyse des GMR-Effektes in Abhängigkeit von <strong>der</strong> ZnO-Schichtdicke ermöglicht.In Abbildung 6.3 sind die U (I )-Kennlinien <strong>der</strong> 15 nm dicken Co/ZnO/Ni-Probe imTemperaturbereich von 5 K bis 300 K dargestellt. Bei hohen Temperaturen erkenntman klar den linearen Verlauf <strong>der</strong> Kennlinien. Mit sinken<strong>der</strong> Temperatur geht dieU (I )-Kennlinie in ein nichtlineares Verhalten für höhere Ströme (I ≥ 50µA) über, wasauf Heizeffekte am Kontakt zurückgeführt werden kann. Berechnet man die bei einemMessstrom von I = 1 mA an einem 400 µm 2 großen Kontakt bei T = 5 K abgefalleneHeizleistung pro Flächeneinheit <strong>der</strong> 14,1 nm dicken Co/ZnO/Ni-Probe, so ergibtsich daraus mit einer Spannung von U 4P = 37 mV eine Leistung von 92,5 kW/m 2 .
6.1 U(I)-Kennlinien 51Vergleicht man diese mit <strong>der</strong> an einer Herdplatte (Durchmsesser: 24 cm) mit einertypischen Leistung von 1,1 kW [43] abgefallenen Heizleistung von 24,3 kW/m 2 , sofällt am Kontakt 74% mehr Heizleistung ab.U 4 P (m V )4 02 00T i N / C o / Z n O ( 1 5 n m ) / N i / A uA = 4 0 0 µ m ²5 K2 5 K5 0 K1 0 0 K1 5 0 K2 0 0 K2 5 0 K3 0 0 K-2 0-4 0-1 0 0 0 -5 0 0 0 5 0 0 1 0 0 0I 2 P ( µA )Abbildung 6.3: U (I )-Kennlinien einer 15 nm dicken ZnO-Probe in Abhängigkeit von <strong>der</strong>Temperatur.Bei den anschließenden R(H )-Messungen für tiefe Temperaturen ist deshalb wichtig,die Stromstärke im linearen Bereich <strong>der</strong> Kennlinie um den Nullpunkt zu wählen (I Mess≤ 50 µA), um die auftretenden Heizeffekte klein zu halten und im Ohm‘schen Bereichzu bleiben. Mit wachsen<strong>der</strong> Temperatur nimmt die Steigung <strong>der</strong> U (I )-Kennlinien ab,wodurch die Leitfähigkeit <strong>der</strong> Kontakte steigt. Abbildung 6.4 zeigt den differentiellenWi<strong>der</strong>stand R = ∂U 4P∂I 2P| I2P =0 für denselben Kontakt als Funktion <strong>der</strong> Temperatur. Ernimmt von 300 K bis 5 K um eine Größenordnung zu.