Physik

Spintronic

In der Spintronik wird ein besonderes Augenmerk auf das magnetische Moment der Elektronen gerichtet – sie bildet einen Forschungsschwerpunkt innerhalb der Theoretischen Festkörperphysik. In der Forschungsgruppe Kratzer wird in Zusammenarbeit mit der Forschungsgruppe Entel eine Variante der Spintronik untersucht, bei der ein Temperaturunterschied benutzt wird, um einen spinpolarisierten Strom anzutreiben. Die dazu nötige elektrische Spannung wird durch den Magneto-Seebeck-Koeffizenten beschrieben. Für dieses Forschungsgebiet, das von der Deutschen Forschungsgemeinschaft im Rahmen eines Schwerpunktprogramms gefördert wird, wurde die Bezeichnung Spinkaloritronik geprägt. Die in der Arbeitsgruppe verwendeten Berechnungsmethoden für die elektronische Struktur (Dichtefunktional­theorie) ermöglichen materialspezifische Aussagen und können somit die Auswahl geeigneter Materialien und Strukturen für die Spinkaloritronik unterstützen.

Unsere Berechnungen zeigten zum Beispiel, dass über den Magneto-Seebeck-Effekt ein elektrisches Auslesen der Magnetisierungsrichtung eines Dünnschicht-Bauelements aus Kupfer und Kobalt möglich ist. Ferner sollten sich unseren theoretischen Voraussagen zu Folge bestimmte Metalllegierungen (Heusler-Legierungen, die halbmetallische Ferromagnete sind) besonders gut zur thermischen Erzeugung eines spinpolarisierten Stromes eignen. Die Magneto-Seebeck-Koeffizienten von Schichtstrukturen, die eine dünne Lage einer Heusler-Legierung enthalten, wurde für verschiedene Materialkombinationen berechnet. Die Heusler-Schicht war dabei zwischen zwei Kontaktschichten eingebettet, die entweder aus Platin oder aus Aluminium bestehen. Die Platin-Kontakte bieten die Möglichkeit zum experimentellen Nachweis des spinpolarisierten Stromes. Aluminium-Kontakte erweisen sich als nützlich, wenn man den spinpolarisierten Strom über größere Distanzen aufrecht erhalten möchte.