Induzierung von Multiferroizität in dünnen EuO-Filmen durch epitaktische Verspannung

• Antragsteller: Dr. Rainer Held
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2014
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 209337535

Seit mehr als fünfzig Jahren verdoppeln sich etwa alle zwei Jahre Rechengeschwindigkeit und Speicherdichte in der Mikroelektronik. Die Fortsetzung dieses Trends wird allerdings immer schwieriger. Zunehmende Hitzeentwicklung und quantenmechanische Effekte erfordern letztendlich einen radikalen Technologiewandel.Eine aussichtsreiche Innovation ist die Spintronik, die sich den Elektronenspin in Festkörpersystemen zunutze macht. Spin-Transistoren besitzen das Potential hoher Arbeitsgeschwindigkeit, reduzierter Verlustleistung und nicht-flüchtiger Datenspeicherung. Damit könnten sie die konventionellen Transistoren langfristig ablösen.Von großem Wert für die Weiterentwicklung dieser Bauelemente wären dabei Materialien, mit denen sich spinpolarisierte Ströme effektiv in Halbleiter injizieren lassen und deren Magnetisierung bei Zimmertemperatur durch elektrische Felder geschaltet werden kann (Multiferroika).Deshalb schlage ich in diesem Forschungsvorhaben vor zu untersuchen, ob das vielversprechende Material Europiummonoxid durch epitaktische Verspannung in einen neuartigen Zustand gebracht werden kann, in dem dieser stark spinpolarisierte ferromagnetische Halbleiter zusätzlich multiferroisch ist. Die Verspannung sollte zudem zu einer deutlichen Erhöhung der Curie-Temperatur des EuO führen. Darüber hinaus sollen Möglichkeiten der epitaktischen Integration verspannter EuO-Filme in Silizium untersucht werden.Das vorgeschlagene Forschungsprogramm kann damit von Bedeutung für Spintronik-Anwendungen sein, aber auch zu einem besseren grundlegenden Verständnis der Effekte epitaktischer Verspannung von EuO beitragen.Im Projekt finden hochentwickelte Verfahren der Filmherstellung und in-situ Qualitätskontrolle Anwendung. Hierbei sind die Molekularstrahlepitaxie mit Atomlagen-Präzision, winkelaufgelöste Photoelektronenspektroskopie und die Verwendung spezifischer, kommerziell nicht erhältlicher Substratmaterialien hervorzuheben.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Darrell Schlom