15.03.2016

Spintronik mit ultradünnen Schichten

Neues Produktionsverfahren erhöht die Qualität von Schichten aus Yttrium-Eisen-Granat.

Physiker der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) und des Max-Planck-Instituts für Mikro­struktur­physik (MPI) haben ein neues, einfacheres Verfahren zur Herstellung von ultradünnen Schichten aus Yttrium-Eisen-Granat entwickelt. Erstmals lassen sich so die besonderen magnetischen Eigenschaften dieses Materials auch in dünnen Schichten für die Spintronik ausnutzen. In der Praxis lässt sich dadurch künftig die Größe neuer Bauelemente für die Informations­verarbeitung reduzieren.

Abb.: Elektronenbeugungsbild des Films aus Yttrium-Eisen-Granat (Bild: C. Hauser et al.)

Bislang wurden die nur wenige Nanometer dicken Schichten aus Yttrium-Eisen-Granat (YIG) bei sehr hohen Temperaturen hergestellt. Die Qualität war dabei aber schlechter als in dickeren Schichten. Im Rahmen des Sonderforschungsbereiches 762 „Funktionalität oxidischer Grenzflächen" ist es den halleschen Wissenschaftlern nun gelungen, YIG-Schichten bei Raum­temperatur zu erzeugen und damit zugleich die magnetischen Eigenschaften der dünnen Schichten zu verbessern. Dafür haben sie das YIG mit kurzen Laser­impulsen von einem Proben­material, dem sogenannten Target, abgetragen, auf ein Substrat aufgebracht und anschließend erhitzt. Magnetische Materialien werden heute in der Informations- und Speicher­technologie genutzt, um immer kleinere und schnellere Speicher zu entwickeln, aber auch um den klassischen Transistor in Zukunft zu ersetzen.

„Wenn wir ultradünne Schichten bei Raum­temperatur herstellen und anschließend einmal aufheizen, ist die kristalline Qualität des Yttrium-Eisen-Granats höher als bei bisherigen Verfahren. Dadurch können sich Spinwellen in der Schicht weiter ausbreiten. Die Signal­übertragung bricht nicht so schnell ab", erläutert Georg Schmidt vom Institut für Physik, der das inter­disziplinäre Zentrum für Material­wissenschaften an der MLU leitet. „Da wir jetzt dünnere Schichten haben, können außerdem Bauteile zur Verarbeitung von Informationen, wie neue Transistoren, wesentlich kleiner gebaut werden."

Das neue Verfahren haben die halleschen Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Mikro­struktur­physik untersuchen lassen. „Im Gegensatz zu den bisherigen Verfahren ist die Schicht zunächst ungeordnet. Erst bei einem anschließenden Schritt entsteht eine kristalline Ordnung. Diese ist noch besser für die Anwendung als eine Schicht, die direkt bei hohen Temperaturen und ein­kristallin hergestellt wird", so Schmidt. Unterstützt wurden die Physiker von Stefan Ebbinghaus vom Institut für Chemie, der das Proben­material für das Verfahren hergestellt hat.

U. Halle-Wittenberg / DE

Content Ad

Double-Pass AOM Clusters

Double-Pass AOM Clusters

Versatile opto-mechanical units that enable dynamic frequency control and amplitude modulation of laser light with high bandwidth, that can be combined with beam splitters, monitor diodes, shutters and other multicube™ components.

Anbieter des Monats

Edmund Optics GmbH

Edmund Optics GmbH

With over 80 years of experience, Edmund Optics® is a trusted provider of high-quality optical components and solutions, serving a variety of markets including Life Sciences, Biomedical, Industrial Inspection, Semiconductor, and R&D. The company employs over 1.300 people across 19 global locations and continues to grow.

Meist gelesen

Themen