FOR 559:  Neue Materialien mit hoher Spinpolarisation

• Fachliche Zuordnung: Physik
• Förderung: Förderung von 2004 bis 2010
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5471292

Ziel der Forschergruppe ist es, Heusler-Verbindungen und Doppelperowskite mit hoher Spinpolarisation zu finden. Zwar gelten viele Heusler-Verbindungen und einige Doppelperowskite als halbmetallische Ferromagnete mit Curie-Temperaturen oberhalb der Raumtemperatur, jedoch existiert bis heute noch kein Tunnelmagnetwiderstands-Funktionselement mit dem theoretisch erwarteten Magnetwiderstand. Erste Erfolge konnten im Rahmen der Vorarbeiten dieser Forschergruppe erzielt werden. Basis ist ein chemisches Modell zur Selektion von Kandidaten mit hohen Magnetwiderständen und die anschließende Synthese. Für Aufsehen sorgte unsere Vorhersage und anschließende Entdeckung eines Rekordwertes für den Magnetwiderstand bei Raumtemperatur und in kleinen Feldern in gepressten Granulaten aus dotiertem Co2CrAl. Diese Ergebnisse konnten durch die Gruppe von M. Coey am Trinity-College in Dublin bestätigt werden. Vor kurzem wurde von einer japanischen Gruppe ein Tunnelmagnetwiderstands-Element mit einseitigem Kontakt aus der Heusler-Verbindung Co2Cr0.6Fe0.4Al vorgestellt, welches bei Raumtemperatur einen Tunnelmagnetwiderstands-Effekt (tunnel magnetoresistance TMR) von 19% zeigte. Dies entspricht zwar noch nicht einer Spinpolarisation von 100%, war aber die erste TMR-Funktionseinheit mit einer Heusler-Verbindung als Elektrode und nennenswertem TMR-Effekt. Auch die Doppelperowskite mit Molybdän und Rhenium zeigen hohe Magnetwiderstände bei relativ kleinen Feldern und Raumtemperatur und sind ebenfalls viel versprechende Materialien für die Spintronik. Die Expertise der Forschergruppe liegt hier hauptsächlich bei den synthetisch schwer zugänglichen Rhenaten, die außerdem viele Parallelitäten zu den Heusler-Verbindungen aufweisen.
Das wissenschaftliche Ziel der Forschergruppe ist es daher, ein grundlegend besseres physikalisches Verständnis zu erzielen für die in diesen Materialien auftretenden Magnetwiderstandseffekte und die mikroskopischen Effekte - besonders an Grenzflächen -, deren Begründung in den Bandstruktureigenschaften liegt, und diese Erkenntnisse für die Herstellung verbesserter Materialien zu nutzen. An der Entwicklung dieses materialspezifischen Modells sind notwendigerweise alle Teilprojekte aus Chemie und Physik beteiligt.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen

Projekte

• Characterization of the surface electronic, magnetic and dynamical properties of new materials with high spin polarization (Antragsteller Aeschlimann, Martin )
• Double perovskites with high spin polarization (Antragsteller Tremel, Wolfgang )
• Investigation of the electronic and magnetic structure of materials with high spin polarization by means of experimental and theoretical methods (Antragstellerin Felser, Claudia )
• Magnetic interface properties of new materials with high spin polarization (Antragsteller Elmers, Hans-Joachim )
• Magneto-optical investigations and ion beam-induced modification of materials with high spin polarization (Antragsteller Hillebrands, Burkard )
• Mikroskopische Theorie der Doppelperowskite: LDA+DMFT mit Auswertung durch QMC (Antragsteller Blümer, Nils Michael )
• Mößbauer-Spektroskopie zur Charakterisierung neuer Materialien mit hoher Spinpolarisation: Hochtemperatur- und CEMS-Untersuchungen (Antragsteller Ksenofontov, Vadim )
• Preparation and investigation of interfaces of Heusler thin films (Antragsteller Jourdan, Martin )
• Synthesis of new materials with high spin polarization and high Curie temperatures (Antragstellerin Felser, Claudia )
• Thin films of new materials with high spin polarization (Antragsteller Jakob, Gerhard )
• Zentralprojekt (Antragstellerin Felser, Claudia )

• Sprecherin: Professorin Dr. Claudia Felser
• stellvertr. Sprecher: Professor Dr. Burkard Hillebrands