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Systematische Untersuchungen des Tunnelmagnetowiderstandes in granularen Systemen aus wohldefinierten Co-Clustern

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<Untitled> Bernd Hackenbroich: Systematische Untersuchungen des Tunnelmagnetowiderstandes in granularen Systemen aus wohldefinierten Co-Clustern. 2002 In der vorliegenden Arbeit wurde erstmals der Clustergrößeneinfluß auf den TMR in granularen Systemen untersucht. Dazu wurden Proben aus wohldefinierten Co-Clustern, unterschiedlicher Größe in verschiedenen Edelgasmatrizen hergestellt. Alle Probenwider-stände zeigen das theoretisch erwartete Temperaturverhalten gemäß µ (T0/T)1/2. Die Messdaten zeigen, daß der Temperatureinfluß mit abnehmender Clustergröße zunimmt. Auf der anderen Seite scheint dieser Unterschied für T ® 0 zu verschwinden, d.h. der granulare Charakter verschwindet und der TMR läuft in einen festen Wert. Aufgrund dieser experimentellen Daten wurde ein Modell zur Beschreibug der Temperaturabhängigkeit des TMR entwickelt, das auf der mit steigender Temperatur zunehmenden Fehlorientierung der magnetischen Momente an der Clusteroberfläche basiert. Für die untersuchten Co/Edelgasproben liefert es bei T = 0 einen TMR-Wert von 14,7 %. Dies entspricht nach dem Julliere-Modell einer Spinpolarisation von P = 42 %, die sehr gut mit der in Tunnelexperimenten gemessenen Spinpolarisation von Bulk-Kobalt übereinstimmt. Es stellt sich heraus, daß in diesem Modell die Fehlorientierung der magnetischen Momente an der Clusteroberfläche direkt mit der Krümmung der Oberfläche zusammenhängt, also durch den Konkurrenzkampf zwischen Oberflächen- und magnetokristalliner Anisotropie verursacht wird. In einem weiteren Schritt wurde der Einfluß der Matrix auf den TMR untersucht. Dazu wurden Co-Cluster einer festen Größe ( Æ = 4,5 nm) in eine MgF2-Matrix eingebettet. Hierbei handelt es sich um ein neues granulares TMR-System. In diesem System mißt man bei 2,5 K einen TMR-Wert von 34,7 %, was der höchste in granularen Co-Systemen gemessene TMR-Wert ist. Mit dem in dieser Arbeit entwickelten Modell lassen sich auch die Daten in den Co/MgF2-Proben sehr gut anpassen und man erhält einen TMR(0)-Wert von ca. 37 %.

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