Forschungsgebiet "Oxidische Grenz­flächen / Spintronik"

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Im Mittelpunkt der Untersuchungen zu oxidischen Grenzflächen steht die Herstellung und Charakterisierung von oxidischen Heterostrukturen mit Komponenten, die ferroelektrische, magnetische, halbleitende und isolierende Eigenschaften aufweisen und damit zusätzliche Freiheitsgrade für das Design von Funktionselementen bieten. Die untersuchten Materialien und Strukturen sind multifunktional, das heißt neben magnetischen und ferroelektrischen Eigenschaften sind für die Funktionalität auch zusätzlich noch elektrische und/oder optische Eigenschaften von Bedeutung. An zentraler Stelle für die Funktionalität steht die Kopplung über die oxidischen Grenzflächen, deren atomare Struktur sowie deren Ladungs- und Spinordnung durch äußere elektrische und magnetische Felder beeinflusst werden können, was die jeweiligen funktionalen Effekte bewirkt. Die Kopplungen können verschiedener Natur sein wie beispielsweise elektrooptisch, elektrisch, piezoelektrisch, magnetoelastisch oder magnetoelektrisch.

Die Untersuchung der multiferroischen Grenzfläche zwischen ferroelektrischen und magnetischen dünnen Schichten steht im Zentrum unserer Aktivitäten. Ziel ist es, Heterostrukturen mit magnetoelektrischer Kopplung über die oxidische Grenzfläche hinweg herzustellen und die mikroskopischen Ursachen des Phänomens aufzuklären. Der Nachweis der magnetischen Response auf ein äußeres elektrisches Feld bzw. die Steuerung der elektrischen Eigenschaften durch ein äußeres magnetisches Feld steht im Mittelpunkt des Interesses. Unmittelbar verbunden mit dieser Fragestellung ist das Studium der wechselseitigen Beeinflussung von ferroelektrischen und magnetischen Domänen durch Kopplung über die oxidische Grenzfläche. Ein weiteres Ziel der Arbeiten des SFBs ist das Studium der Polarisationsdynamik auf der Pikosekundenebene im Wechselspiel mit der Magnetisierungsdynamik auf der Femtosekundenebene über die oxidische Grenzfläche hinweg.

Der Erfolg unseres Konzeptes basiert auf der am Standort vorhandenen Expertise auf den Gebieten der Oberflächenphysik, des Magnetismus, der Halbleiterphysik, der Festkörperchemie, der Materialwissenschaft und der theoretischen Physik. Es wird ein komplexes Spektrum an Methoden für das epitaktische Wachstum oxidischer Schichten und Heterostrukturen eingesetzt. Zur Untersuchung der strukturellen, ferroelektrischen, magnetischen und elektronischen Eigenschaften stehen modernste Methoden zur Festkörper- und Oberflächenanalytik und der theoretischen Physik zur Verfügung.

Langfristig werden die geplanten Arbeiten zum einen neue Erkenntnisse über die mikroskopischen Wechselwirkungen an oxidischen Grenzflächen bringen, zum anderen wird aber durch die Synthese oxidischer Heterostrukturen auch prototypisch die Funktionalität oxidischer Grenzflächen demonstriert, was Anwendungsrelevanz und ein hohes Innovationspotential für die Entwicklung neuer Konzepte in der Sensorik und Informationstechnologie besitzt.

Homepage des Sonderforschungsbereichs 762 Funktionalität oxidischer Grenzflächen

Die Förderung des SFB 762 wird zum 31.12.2019 nach drei Förderperioden auslaufen. Der Fokus unserer Forschungsaktivitäten hat sich in den letzten Jahren sukzessive in Richtung Spintronik weiterentwickelt. In diesem Zusammenhang ist es uns gelungen, zum 01.01.2018 in Kooperation mit der Freien Universität Berlin den SFB/TRR 227 Ultraschnelle Spindynamik neu einzuwerben.

Ziel des SFB/TRR 227 ist es, ein grundlegendes Verständnis der ultraschnellen Spin-Dynamik und damit die Grundlage für eine spinbasierte Informationstechnologie zu schaffen, die mit THz-Taktfrequenzen betrieben werden kann. Dabei steht im Vordergrund, detaillierte Kenntnisse über die Spin-Dynamik und die damit verbundenen Kopplungen von Elektronen-, Phononen- und Spin-Freiheitsgraden auf ultraschnellen Zeitskalen im Bereich zwischen 1 fs und 10 ps zu erlangen.

Unsere gemeinsame Forschungsarbeit umfasst hochmoderne Experimente in der ultraschnellen Spektroskopie und die multiskalige theoretische Modellierung der Spin-Dynamik. Dieser wissenschaftlich getriebene Ansatz verspricht eine Fülle neuer Ergebnisse sowie den Fortschritt und den Ausbau unseres grundlegenden Wissens über technische Anwendungen hinaus.

Unser langfristiges Ziel ist es dabei, das Verständnis der Femtosekunden-Spin-Dynamik in neue Funktionalitäten für die zukünftige ultraschnelle spinbasierte Technologie zu übertragen.

Homepage des Sonderforschungsbereichs/Transregio 227 Ultraschnelle Spindynamik

Last modified: April 12, 2019 15:04 

(letzte Änderung: 12.04.2019, 15:04 Uhr)