Plenarvorträge - DPG-Tagungen

Magnetismus Dienstag
MA 13.35 Di 15:00 Bereich A
Epitaxial tunnel junctions based on highly spin-polarized
Fe(110) electrodes — growth, fabrication, and transport
properties — •J.O. Hauch 1 , M. Fraune 1 , H. Kittur 1 , P.
Turban 1 , U. Rüdiger 2 , and G. Güntherodt 1 — 1 II. Physikalisches
Institut, RWTH Aachen, 52056 Aachen — 2 Fachbereich für Physik,
Universität Konstanz, 78457 Konstanz
Recently theoretical and experimental efforts have been spent
on the study of epitaxial magnetic tunnel junctions (MTJs). Such
model systems are essential for the fundamental understanding of
the spin-dependent tunneling mechanism. We present the epitaxial
growth, the fabrication process, and the transport properties of epitaxial
Fe(110)/MgO(111)/Fe(110) MTJs. The highly spin-polarized Fe(110)
electrodes [1] separated by an MgO(111) barrier of 4nm thickness are
grown on an Al2O3(1120) substrate by using a Mo(110) seed layer.
Tunnel junctions are prepared from these thin film samples using
optical and electron beam lithography combined with ion beam etching.
The application of the Rowell criteria as well as the Poole-Frenkel
analysis [2] to the temperature dependent conductivity confirm an MgO
barrier of a high quality. TMR measurements show actually an MR of
approximately 13% at T = 16K.
This work was supported by the BMBF, contract no. 13N7329.
[1] Yu. S. Dedkov, U. Rüdiger and G. Güntherodt, Phys. Rev. B 65,
064417 (2002).
[2] P. Rottländer et al., Phys. Rev B 65, 054422 (2002).
MA 13.36 Di 15:00 Bereich A
Röntgenabsorption und magnetischer Zirkulardichroismus in
magnetischen Tunnelelementen — •Jan Schmalhorst 1 , Kai
Starke 2 , Marc Sacher 1 , Andy Thomas 1 und Guenter Reiss 1
— 1 Fakultät für Physik, Universität Bielefeld, Universitätsstr. 25, 33615
Bielefeld — 2 Fakultät für Physik, Freie Universität Berlin, Arnimallee
14, 14195 Berlin
Das Interesse an magnetischen Tunnelelementen (MTJ) hat in den vergangen
Jahren aufgrund ihrer vielversprechenden Anwendbarkeit stark
zugenommen. Feldabhängige Widerstandsänderungen (TMR) von bis zu
60% bei RT wurden erreicht. Die thermische Stabilität von MTJs ist
durch einen deutlichen Anstieg des TMR bis zu einer optimalen Auslagerungstemperatur
von typischerweise 300 o C charakterisiert, nach Auslagerung
bei höheren Temperaturen fällt der TMR aufgrund von unerwünschten
Diffusionsprozessen dann relativ schnell ab.
In der hier vorgestellten Arbeit wurden die elementspezifischen magnetischen
Momente und chemischen Zustände in hochwertigen MTJs mittels
Röntgenabsorption (XAS) und magnetischem Zirkulardichroismus
(XMCD) in Abhängigkeit von der Auslagerungstemperatur vermessen
und in Relation zu den Transporteigenschaften der MTJs gesetzt. Für
eine konsistente Deutung aller Ergebnisse muss der Einfluss der strukturellen
Mikrostruktur berücksichtigt werden.
MA 13.37 Di 15:00 Bereich A
Magnetische Doppeltunnelbarrieren mit antiferromagnetisch
gekoppelter Zwischenschicht — •Andreas Stabaginski, Hubert
Brückl und Günter Reiss — Universität Bielefeld, Fakultät für
Physik, Universitätsstraße 25, 33615 Bielefeld
Der spinabhängige Elektronentransport wurde bei magnetischen Tunnelelementen
(TMR-Elementen) mit Doppelbarriere untersucht. Zwischen
den beiden Tunnelbarrieren soll ein antiferromagnetisch gekoppeltes
Dreilager eingefügt werden. Hierfür wurde das Schichtsystem Si/ Cu
(30nm)/ Py (1.7nm)/ MnIr (15nm)/ Co (3nm)/ Al (1.4nm) +Ox/ Py
(3.5nm)/ Co (3.3nm)/ Cu (x nm)/ Co (3.5 nm)/ Al (1.4nm) +Ox/ Py
(3nm)/ Ta (5nm)/ Cu (10nm)/ Ta (5nm)/ Au (30nm) mit variierter
Kupferdicke x hergestellt. Es wurden die obere sowie die untere Barriere
elektrisch charakterisiert, ebenso wurden Magnetisierungskurven mit
MOKE aufgenommen.
MA 13.38 Di 15:00 Bereich A
Grenzflächeneigenschaften von Fe-Al2O3-TMR-Strukturen —
•Holger Schmitt 1 , Branko Stahl 1,2 , Ljubomira Schmitt 1 ,
Joachim Brötz 1 , Mohammad Ghafari 1 und Horst Hahn 1
— 1 Fachbereich Material- und Geowissenschaften, Petersenstr. 23,
TU Darmstadt, 64287 Darmstadt — 2 Institut für Nanotechnologie,
Forschungszentrum Karlsruhe, 76021 Karlsruhe
Fe/Al- bzw. Fe/Al2O3-Schichtsysteme wurden mittels Molekularstrahlepitaxie
auf oxidiertem Silizium mit Ta- bzw. Pd-Bufferschichten
präpariert. In situ wurden 57Fe-Mössbauerspektren mit DCEMS
(Konversionselektronen-Mössbauerspektroskopie im UHV, 10-300 K)
aufgenommen. Abhängig von Position, Dicke und Rauhigkeit der
57Fe-Tracerlage konnten die Oxidations- und Temperaturbehandlungen
mit Submonolagenempfindlichkeit verfolgt werden. Ergänzend wurden
ex situ XPS- (X-Ray Photoelektronen Spektroskopie), HRTEM- und
Röntgenreflektometrie-Untersuchungen durchgeführt. Die Struktur- und
Phaseninformationen werden anhand derselben Proben mit Magnetowiderstandsmessungen
(TMR) in Zusammenhang gebracht.
MA 13.39 Di 15:00 Bereich A
Spin-polarized tunneling in FM/I/Al junctions based on ferromagnetic
oxides — •Stefanie Wagner, Petra Majewski, Mitja
Schonecke, Daniel Reisinger, Andreas Erb, Lambert Alff,
Matthias Opel, and Rudolf Gross — Walther-Meißner-Institut,
Bayerische Akademie der Wissenschaften, Walther-Meißner-Str. 8, 85748
Garching
Ferromagnet/insulator/superconductor (FM/I/SC) junctions are useful
to determine the spin polarization of the charge carriers at the Fermi
level in ferromagnetic materials [1]. Due to the Zeeman splitting in the
quasiparticle density of states in superconductors, a non-zero spin polarization
in the ferromagnet leads to an asymmetric tunnelling conductivity.
We have grown high quality thin films of La2/3Ba1/3MnO3 and Sr2CrWO6
on SrTiO3 substrates using UHV laser-MBE. The structural and magnetic
properties of the films have been determined by x-ray diffraction
and magnetization measurements. The insulating barriers (SiO2, Al2O3,
SrTiO3) with a typical thickness of 2nm have been deposited in-situ by
UHV laser-MBE or electron beam evaporation. The surface morphology
of both the ferromagnetic layer and the insulating barrier have been examined
in-situ by atomic force microscopy. Finally, a thin superconducting
layer of Al (Tc = 2.5K) is deposited by electron beam evaporation.
After fabricating small tunnel junctions using optical lithography, we
measure the conductivity across the junctions as a function of magnetic
field at temperatures below 2K.
[1] P.M. Tedrow and R. Meservey, Phys. Rev. Lett. 26, 191 (1971).
MA 13.40 Di 15:00 Bereich A
Towards a Tunneling-Spinvalve-Transistor with epitaxial
Schottky-Barrier — •Thomas Hagler, Martin Dumm, and
G”unther Bayreuther — Institut f”ur Experimentelle und
Angewandte Physik, Universit”at Regensburg, 93040 Regensburg
Ballistic electron transport through GMR-structures into a semiconductor
have already shown large magnetocurrent effects [1]. In our work
we aim to get information about different transport processes involved.
We examine layered systems like GaAs/CoFe/Cu/NiFe/Al2O3/Al.
The CoFe Schottky contact is epitaxially grown on n+ doped GaAs(001).
The total thickness of the CoFe/Cu/NiFe pseudo spinvalve is about 10nm
to allow ballistic transport. Magnetron sputtering and natural oxidation
of 0.7nm Al (three repetitions) is used for the tunneling barrier.
Optical lithography is used to structure and contact the samples. With
SIMS-controlled ion beam etching we are able to stop etching in the GMR
trilayer. The different contacts on each sample are isolated by SiO2, using
PECVD. Contact pads of about 250nm Au finally deposited on top
allow to bond the samples for electrical measurements.
For magnetic characterisation we use MOKE and SQUID magnetometers.
Through I-V-measurements at different fields, temperatures and
electron energies we obtain barrier and magnetotransport parameters.
[1] R. Jansen et. al., JAP 89 (2001) 7431
MA 13.41 Di 15:00 Bereich A
Characterization of Fe/GaAs Schottky barriers — •A. Spitzer,
P. Kotissek, M. Bailleul, and G. Bayreuther — Institut für Experimentelle
und Angewandte Physik, Universität Regensburg
Recent results [1] show that Schottky barriers, which are formed at
metal/semiconductor-contacts under certain conditions, are promising
candidates for efficient injection of spinpolarized electrons into semiconductors.
The subject of this work are epitaxial Fe films on GaAs. The
properties of the Schottky-barriers are investigated with respect to the
doping-density, preparation conditions of the substrat and its crystal orientation.
The GaAs surfaces are prepared in a UHV system by annealing
and ion sputtering and subsequently coated with Fe by molecular beam
epitaxy. To characterize the barriers temperature dependent (10K to
300K) current-voltage-curves and room temperature capacitance-voltagecurves
are measured. From the data we are able to determine the different
transport-regimes - thermionic emission and tunneling. The effect of the