Spin-Filter-Effekt an hybriden Grenzschichten dingfest gemacht
Wie gehen Elektronen von der magnetischen Elektrode in organische Materialien über?
In der organischen Spintronik wird das Konzept magnetischer Ströme durch die Verwendung von organischen Halbleitern erweitert, wie sie in der Elektronik schon breite Verwendung, zum Beispiel in organischen Leuchtdioden, finden. Organische Halbleiter sind Festkörper aus Molekülen, die hauptsächlich aus Kohlenstoff bestehen, was sie zu einer kostengünstigen Alternative macht. Durch die Molekülstruktur sind sie zudem flexibel und leicht modifizierbar.
Abb.: Mit einem ersten Laserpuls werden Elektronen im Molekül angeregt, mit einem zweiten Laserpuls können die im Molekül verbliebenen Elektronen detektiert werden. (Bild: TU KL)
In den letzten Jahren wurden bei der Spintronik mit organischen Halbleitern bereits erste Fortschritte erzielt. Ein Rätsel für das Verständnis und die damit verbundene Weiterentwicklung der spintronischen Bauteile stellt die Frage nach dem Übergang des Elektrons von der magnetischen Elektrode in das organische Material dar. Der Übergang durch diese Kontaktstelle ist für die Funktionsweise des stromführenden Bauteils von essentieller Bedeutung. Die zugrundeliegenden physikalischen Abläufe waren bislang weitestgehend unbekannt. Es ist nun Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus der Arbeitsgruppe von Martin Aeschlimann vom Landesforschungszentrum OPTIMAS und dem Fachbereich Physik der TU Kaiserslautern in Zusammenarbeit mit Oliver Monti von der University of Arizona ein entscheidender Schritt zur Lösung dieses Rätsels gelungen.
Abb.: Durch die Wechselwirkung zwischen Molekül und magnetischer Elektrode kommt es zu einer Barriere, die von der magnetischen Ausrichtung der Elektronen abhängt. (Bild: TU KL)
Mit Hilfe von zeitaufgelösten Messungen konnten sie zeigen, dass an der Grenzschicht zwischen der magnetischen Elektrode und den organischen Molekülen, die „Spinterface“, Elektronen einer bestimmten magnetischen Ausrichtung länger in den Molekülen verbleiben als Elektronen mit entgegengesetzter Ausrichtung. So gelang ihnen der erste direkte Nachweis, dass an solchen Grenzflächen eine von der Magnetisierung des elektrischen Stroms abhängige Barriere besteht. Diese Barriere führt zu einem Spin-Filter-Effekt, der die Wirkungsweise von spintronischen Bauteilen maßgeblich beeinflusst.
TU KL / OD
