@phdthesis{Riegler2011,
  author    = {Riegler, Andreas},
  title     = {Ferromagnetic resonance study of the Half-Heusler alloy NiMnSb : The benefit of using NiMnSb as a ferromagnetic layer in pseudo-spin-valve based spin-torque oscillators},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-66305},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2011},
  abstract  = {Seit der Entdeckung des Spin-Torque durch Berger und Slonczewsky im Jahre 1996 gewann dieser Effekt immer mehr an Einfluss in dem Gebiet der Spintronic. Dies geschah besonders durch den Einfluss des Spin-Torque auf die Informationsspeicher und Kommunikationstechnologien (z.B. die M{\"o}glichkeit einen magnetischen Zustand eines Speicherelementes mit Hilfe von Strom und nicht wie bisher durch das Anlegen eines magnetischen Feldes zu {\"a}ndern, oder die Realisierung eines hochfrequenten Spin-Torque-Oszillator (STO). Aufgrund des direkten Zusammenhangs zwischen der D{\"a}mpfung in Ferromagneten und der kritischen Stromdichte, die n{\"o}tig ist um ein Spin-Ventil zu schalten oder ein Pr{\"a}zidieren der Magnetisierung zu induzieren, wurde die Forschung an Ferromagneten mit geringer D{\"a}mpfung zunehmend forciert. In dieser Arbeit werden Studien der ferromagnetischen Resonanz (FMR) von NiMnSb Schichten und Transportmessungen an NiMnSb basierten Spin-Ventilen pr{\"a}sentiert. Das Halbmetall NiMnSb ist mit einer theoretischen 100\%igen Spinpolarisation pr{\"a}destiniert f{\"u}r die Verwendung in GMR Elementen. Neben der theoretisch vorhergesagten hohen Spinpolarisation zeigen die durchgef{\"u}hrten FMR Messungen einen {\"u}beraus geringen D{\"a}mpfungsfaktor f{\"u}r dieses Material. Dieser liegt in der Gr{\"o}ßenordnung von wenigen 10-3. Somit ist die D{\"a}mpfung in NiMnSb um den Faktor zwei geringer als in Permalloy und gut vergleichbar mit epitaktisch gewachsenen Eisen-Schichten. Neben den guten D{\"a}mpfungseigenschaften zeigen jedoch theoretische Modelle den Verlust der 100\%igen Spinpolarisation durch das Brechen der Translationssymmetrie an Grenzfl{\"a}chen und das Kollabieren der Aufspaltung im Minorit{\"a}ts-Spin-Band. Da ein Wachstum in (111) Richtung diesen Prozess entgegen wirken kann, werden in dieser Arbeit zudem auf (111)(In,Ga)As gewachsene NiMnSb Schichten mittels FMR untersucht. Die Messungen an diesen Proben zeigen, im Vergleich zu (001) orientierten Schichten, eine erh{\"o}hte D{\"a}mpfung. Zudem kann bei diesen Schichten eine schichtdickenabh{\"a}ngige uni-direktionale magnetische Anisotropie gemessen werden. Im Hinblick auf den m{\"o}glichen industriellen Einsatz in Speicherelementen werden {\"u}berdies Messungen an Sub-Mikrometer großen NiMnSb Elementen auf (001) orientierten Substraten pr{\"a}sentiert. Die Elemente wurden mittels Elektronenstrahllithographie hergestellt und mittels FMR vermessen. Auch die so prozessierten Schichten zeigen einen D{\"a}mpfungsfaktor im unteren 10-3 Bereich. Das Auftreten von magnetostatischen Moden in den Messungen ist ein weiterer indirekter Nachweis der hohen Qualit{\"a}t der NiMnSb-Schichten. Im Jahre 2001 wurde von Mizukamie und seinen Kollegen eine dickenabh{\"a}ngige Erh{\"o}hung der Gilbertd{\"a}mpfung bei, mit Metallen bedeckten, Permalloy-Schichten beobachtet. Im Jahr darauf wurde von Tserkovnyak, Brataas und Bauer eine Theorie erarbeitet die dieses Ph{\"a}nomen auf ein Pumpen von Spins aus dem Ferromagneten in die Metalschicht zur{\"u}ckf{\"u}hrt. Aus diesem Grund werden Messungen von NiMnSb Schichten, die mit verschiedenen Metallen und Isolatoren in-situ vor Oxidation gesch{\"u}tzt wurden, pr{\"a}sentiert. Nach diesen materialspezifischen Voruntersuchungen werden auf NiMnSb und Permalloy basierte Pseudo-Spin-Ventile unter Verwendung eines selbst ausrichtenden lithographischen Prozesses hergestellt. Transportmessungen an den Proben zeigen ein GMRVerh{\"a}ltnis von 3,4\% bei Raumtemperatur und fast das doppelte bei tiefen Temperaturen. Diese sind sehr gut vergleichbar mit den besten ver{\"o}ffentlichten GMR-Verh{\"a}ltnissen f{\"u}r Einzelschichtsysteme. {\"U}berdies kann in den Experimenten eine viel versprechend geringe kritische Stromdichte, die n{\"o}tig ist, um die magnetische Orientierung zu {\"a}ndern, gemessen werden. Diese ist vergleichbar mit kritischen Stromdichten aktuellster metallbasierter GMR-Elemente oder auf dem Tunneleffekt basierenden Spin-Ventilen. Das eigentliche Potential der auf NiMnSb basierenden Spin-Ventile wird erst ersichtlich wenn diese als STO zum Emittieren hochfrequenter, durchstimmbarer und schmalbandiger elektromagnetischer Wellen verwendet werden. Auf Heusler basierende STO zeigen einen {\"u}berdurchschnittlich hohen q-Faktor von 4180, sogar im Betrieb ohne extern angelegtes Magnetfeld. Dieser ist um mehr als eine Gr{\"o}ßenordnung h{\"o}her als der h{\"o}chste ver{\"o}ffentliche q-Faktor eines ohne externes Feld arbeitenden STO. W{\"a}hrend die Heusler basierten STO ebenso wie alle anderen STO unter einer geringen Ausgangsleistung leiden, machen die Maßst{\"a}be im Sub-Mikrometer Bereich eine On-Chip Herstellung m{\"o}glich. Somit kann durch ein Parallelschalten von gekoppelten Oszillatoren eine Erh{\"o}hung der Ausgangsleistung erzielt werden.},
  subject      = {Nickelverbindungen},
  language  = {en}
}