3-Achsenvektorfeld-Kryosystem
Zusammenfassung der Projektergebnisse
An diversen magnetischen Proben wurden Transportmessungen bei Temperaturen im Bereich von 1.2 K bis 300 K und Magnetfeldern von bis zu 1 T (in-plane) bzw. 5T (out-of-plane) durchgeführt. Zu diesen zählen überwiegend Messungen des anormalen Hall Effekts, des anisotropen Magnetwiderstandes und der damit bestimmten strom-äquivalenten effektiven spin-torque Felder in diversen Legierungen und Multilagen, z.B. Pt/Co,Co/Ni, CoNi/CoFeB, Ta/CoFeB/MgO und Pt/Co/AlOx. Desweiteren konnten Messungen des Spin-Seebeck-Effekts in Multilagen mit Ferrimagneten wie GGG/GdIG/Pt und YAG/GdIG/Pt durchgeführt werden, wobei hier der Geräteaufbau noch um einen speziellen Probenstab, bei dem zusätzlich ein thermischer Gradient senkrecht zur Probe angelegt werden konnte, ergänzt wurde. Generell ließen sich mit dem Messaufbau alle Standart-Transport-Messungen für Magnetfelder bis zu 5 T und für den üblichen mit He-4 zugänglichen Temperaturbereich durchführen. Für einige Messungen ist jedoch die spezielle Bauart des Cryostaten mit seinem 3-Achsen-Magnet-Aufbau essentiell. Bei diesen Experimenten ist eine vektorielle Variation des Magnetfeldes im dreidimensionalen Raum notwendig, welche in der Regel in automatisierte Messprogrammen aufgenommen wurde und dann einige sehr zeitaufwendige Messungen erst überhaupt ermöglichten. Zuletzt konnte mit Hilfe des 3-Achsen-Magnet-Aufbaus vektorielle Messungen der so genannten Spin-orbittorques realisiert werden. Für diese wird ebenfalls das Anlegen von beliebigen 3D-Magnetfeldern benötigt. Besonders hilfreich hat sich außerdem die Ansteuerung der Magnetfelder in alle drei Raumrichtungen bei dem Bestimmen und Nachkorrigieren von eventuellen Verkippungen der Probe bezüglich der Magnetfeldachsen gezeigt. Hier konnte entsprechend per Software nachgeregelt werden, ohne dass die Probe ausgebaut, feinjustiert und erneut wieder eingebaut werden musste, was aufwändig und ineffizient wäre. Neben lokalen Geometrien, konnten außerdem nicht-lokale Spinventile untersucht werden und auch hier ist die Nutzung von Vektorfeldern essentiell, um z.B. Domänenwände zu positionieren.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Determination of the spin torque nonadiabaticity in perpendicularly magnetized nanowires. Journal of Physics: Condensed Matter, 24, 024220 (2012)
J. Heinen, D. Hinzke, O. Boulle, G. Malinowski, H. J M Swagten, B. Koopmans, C. Ulysse, G. Faini, B. Ocker, J. Wrona and M. Kläui
(Siehe online unter https://doi.org/10.1088/0953-8984/24/2/024220) - Extraordinary hall effect in Pt- or Nibased multilayer stacks with strong perpendicular magnetic anisotropy, Journal of the Korean Physical Society, 62, 1399, (2013)
J. Heinen, T. Schulz, G. Jakob, M. Kläui, O. Boulle, G. Malinowski, H. Swagten, B. Koopmans, C. Ulysse, G. Faini, B. Ocker, J. Wrona, S.-M. Ahn, N.-M. Nguyen, D. Ravelosona
(Siehe online unter https://doi.org/10.3938/jkps.62.1399) - Pure spin current-induced domain wall motion probed by localized spin signal detection, Physical Review B 88, 214405 (2013)
Nils Motzko, Björn Burkhardt, Nils Richter, Robert Reeve, Piotr Laczkowski, Williams Savero Torres, Laurent Vila, Jean-Philippe Attané, and Mathias Kläui
(Siehe online unter https://doi.org/10.1103/PhysRevB.88.214405) - Efficient spin transfer torque in La2/3Sr1/3MnO3 nanostructures, Applied Physics Letters 104, 072410 (2014)
M. Foerster, L. Peña, C. A. F. Vaz, J. Heinen, S. Finizio, T. Schulz, A. Bisig, F. Büttner, S. Eisebitt, L. Méchin, S. Hühn, V. Moshnyaga and M. Kläui
(Siehe online unter https://dx.doi.org/10.1063/1.4865415) - Spin relaxation in Cu and Al spin conduits. Phys. Status Solidi A, 211: 986–990 (2014)
Motzko, N., Richter, N., Burkhardt, B., Reeve, R., Laczkowski, P., Vila, L., Attané, J.-P. and Kläui, M.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1002/pssa.201300695) - Spin currents injected electrically and thermally from highly spin polarized Co2MnSi, Appl. Phys. Lett, 107, 082401 (2015)
A. Pfeiffer, S. Hu, R. M. Reeve, A. Kronenberg, M. Jourdan, T. Kimura & M. Kläui
(Siehe online unter https://doi.org/10.1063/1.4929423) - Spin-orbit torques for current parallel and perpendicular to a domain wall, Applied Physics Letters 107, 122405 (2015)
T. Schulz, O. Alejos, E. Martinez, K. M. D. Hals, K. Garcia, L. Vila, K. Lee, R. Lo Conte, G. V. Karnad, S. Moretti, B. Ocker, D. Ravelosona, A. Brataas and M. Kläui
(Siehe online unter https://dx.doi.org/10.1063/1.4931429) - Origin of the spin Seebeck effect in compensated ferrimagnets, Nat. Commun. 7,10452 (2016)
S. Geprägs, A. Kehlberger, F. D. Coletta, Z. Qiu, E.-J. Guo, T. Schulz, C. Mix, S. Meyer, A. Kamra, M. Althammer, H. Huebl, G. Jakob, Y. Ohnuma, H. Adachi, J. Barker, S. Maekawa, G. E.W. Bauer, E. Saitoh, R. Gross, S. T.B. Goennenwein & M. Kläui
(Siehe online unter https://doi.org/10.1038/ncomms10452)
