TY - THES A1 - Slobodskyy, Taras T1 - Semimagnetic heterostructures for spintronics T1 - Semimagnetische Heterostrukturen für Spintronik N2 - Für zukünftige Technologien ist die Erforschung von der verwendeten Teilchen nötig. Spintronik ist ein modernes Gebiet der Physik, welches neben der Ladung auch die Spineigenschaften als zus¨atzlichen Freiheitsgrad nutzbar macht. Der ”conductivity mismatch” stellt ein fundamentales Problem für elektrische Spininjektion aus einem ferromagnetischem Metal in einen diffusiven Halbleiter dar. Daher müssen andere Methoden für die Injektion spin-polarisierter Ladungsträger benutzt werden. Mit einem Tunnelkontakt ist es möglich, eine hoch spin-polarisierte, Raumtemperatur Tunnel-Injektion zu erzielen. Wir benutzten einen neuen Ansatz und verwendeten magnetische RTDs zur Spinmanipulation. In dieser Arbeit wurden die Eigenschaften von magnetischen, resonanten Tunneldioden (RTDs) aus rheinen II-VI-Halbleitern in ihrer Verwendung für die Spintronik beschrieben. Wachstumsbedingungen wurden optimiert, um das Peak-to-Valley-Verhältnis zu vergrößern. Das Design der RTDs wurde optimiert, um spinbezogene Transporteffekte beobachten zu könen. Mit einem externen Magnetfeld war Spinmanipulation möglich. Selbstorganisierte CdSe Quanten-Strukturen wurden hergestelt und mit optischen Techniken untersucht. Sie würden in (Zn,Be)Se Tunnelbarrieren eingebettet, so dass ihre Eigenschaften durch resonantes Tunneln zugänglich wurden. N2 - In pursuit of a novel generation of devices, exploration of spin properties of the particles is needed. Spintronics is a modern field in physics which exploits spin properties to be used in addition to the charge degree of freedom. Since the conductivity mismatch problem presents a fundamental obstacle for electrical spin injection from a ferromagnetic metal into a diffusive semiconductor [SFM+00], other means for injecting spin-polarized carriers must be used. With a tunnel contact, it is possible to achieve a highly spin-polarized room-temperature tunnel injection [JWS+05]. We used a novel approach and applied magnetic RTDs for spin manipulation. In this work, properties of all-II-VI magnetic resonant tunneling diodes (RTDs), as applied to spintronics, were reported. Growth conditions were optimized to increase the peak-to-valley ratio, and the design of the RTDs was optimized for observation of spin related transport effects. When an external magnetic field was applied, spin manipulation became possible. Selforganized CdSe quantum structures were grown and investigated using optical means. After embedding them into a (Zn,Be)Se tunneling barrier, the properties were assessed by the resonant tunneling. KW - Heterostruktur-Bauelement KW - Semimagnetischer Halbleiter KW - Magnetoelektronik KW - Halbleiter KW - Spintronik KW - ZnMnSe KW - Semiconductors KW - Spintronics KW - ZnMnSe Y1 - 2006 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-21011 ER - TY - THES A1 - Weber, Paula Martika T1 - Spinstrukturen in Manganoberflächen auf bcc- und fcc-Einkristallen aus 5d-Elementen, untersucht mittels spinpolarisierter Rastertunnelmikroskopie: Mn-W(001) und MnO\(_x\)-Ir(001) T1 - Spin structures in manganese surfaces on bcc and fcc single-crystals of 5d elements studied by spinpolarised scanning tunneling microscopy: Mn-W(001) and MnO\(_x\)-Ir(001) N2 - Die Entstehung kollinearer und nicht-kollinearer Spinstrukturen wird auf verschiedene magnetische Wechselwirkungen zurückgeführt. Für Anwendungen in der Medizin und in der Datenspeicherung ist es notwendig zu verstehen, unter welchen Parametern Frustrationen auftreten, um diese entweder zu vermeiden oder zu nutzen. In dieser Arbeit werden kollineare und nicht-kollineare Spinstrukturen auf zwei verschiedenen Materialsystemen untersucht. Das erste Materialsystem besteht aus drei atomaren Lagen Mangan auf einer (001) Oberfläche eines Wolfram-Einkristalls und das zweite Materialsystem enthält Mangan, welches verbunden mit Sauerstoff kettenförmig auf einer (001) Oberfläche eines Iridium-Einkristalls vorliegt. Spinpolarisierte Rastertunnelmikroskopie (SP-RTM)-Messungen und -Simulationen der dreilagigen, pseudomorphen Manganoberfläche ergeben eine nicht-kollineare Spinstruktur. Dichtefunktionaltheorie (DFT)-Berechnungen legen eine kollineare ↑↓↓- Spinkonstellation nahe. Unter Berücksichtigung der chiralen biquadratischen Paarwechselwirkung befinden sich konische Spinspiralen mit kleinem Öffnungswinkel nah an dem energetisch niedrigsten Zustand. Spinaufgelöste DFT-Berechnungen sind abhängig von der genäherten, geometrischen Relaxation der atomaren Struktur. Kombinierte SP-RTM-Methoden weisen auf einem dreilagigen Materialsystem Spinspiralen nach und zufolge der DFT ist der kollineare bzw. nicht-kollineare Zustand des Systems durch den Abstand seiner Lagen bedingt. SP-RTM-Messungen auf den Manganoxidketten weisen je nach Präparation eine kollineare antiferromagnetische (AFM) oder eine nicht-kollineare Spinstruktur nach. Zudem wird präsentiert, dass sich diese Spinstrukturen durch zwei verschiedene Sauerstoffdrücke und die Zufuhr von Wärme während der Präparation ineinander umschalten lassen. Durch niederenergetische Elektronenbeugung mit variabler Spannung werden zwei atomare Strukturen bestimmt, welche sich durch ihren Oxidationsgrad unterscheiden. Die nicht-kollineare Spinstruktur ist bereits in der Fachliteratur als 120° chirale Spinspirale, verursacht durch die Dzyaloshinskii-Moriya-verstärkte Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida (RKKY)-Wechselwirkung, bekannt. Nach aktuellen, kollinearen DFT-Berechnungen ist die kollineare Spinstruktur als AFM entlang der Ketten und als ferromagnetische Kopplung zwischen den Ketten ermittelt. Aufgrund des Nachweises eines höheren Oxidationsgrades wird eine stärkere RKKY-Austauschwechselwirkung auf der Basis der Heisenberg-Austauschwechselwirkung vermutet. Hier korreliert die Entstehung kollinearer oder nicht-kollinearer Spinstrukturen mit dem Oxidationsgrad. N2 - The formation of collinear and non-collinear spin structures is attributed to various magnetic interactions. For applications in medicine and data storage, it is necessary to understand under which parameters frustrations form in order to either avoid or use them. In this work, collinear and non-collinear spin structures on two different material systems are investigated. The first material system is composed of three atomic layers of manganese on a (001) surface of a tungsten single crystal and the second material system contains manganese combined with oxygen in a chain on a (001) surface of an iridium single crystal. Spin polarised scanning tunnelling microscopy (SP-STM) measurements and simulations of the three-layer pseudomorphic surface of manganese reveal a non-collinear spin structure. Density functional theory (DFT) calculations suggest a collinear ↑↓↓ spin constellation. Considering the chiral biquadratic pair interaction, conical spin spirals with a small opening angle are close to the energetically lowest state. Spin-resolved DFT calculations show a dependence on the approximated geometric relaxation of the atomic structure. Combined SP-RTM methods identify spin spirals on a three-layer material system and, according to DFT, the collinear or non-collinear state of the system depends on the spacing of its layers. Depending on the preparation, a collinear antiferromagnetic (AFM) or a non-collinear spin structure is revealed on the manganese oxide chains using SP-STM. Furthermore, it is presented that these spin structures can be switched into each other during the preparation by two different oxygen pressures and the supply of heat. Using intensity-voltage dependent low energy electron diffraction, two atomic structures are determined, which differ in their degree of oxidation. The non-collinear spin structure is already known in the literature as a 120° chiral spin spiral caused by the Dzyaloshinskii-Moriya-enhanced Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida (RKKY) interaction. According to present collinear DFT calculations, the collinear spin structure is calculated as AFM along the chains and ferromagnetic coupling between the chains. Based on the evidence of a higher degree of oxidation, a stronger RKKY interaction based on the Heisenberg exchange interaction is suspected. In this case, the formation of collinear or non-collinear spin structures correlates with the degree of oxidation. KW - Frustration KW - Rastertunnelmikroskopie KW - Spin KW - Dünne Schicht KW - Nanomagnetismus KW - Spinstrukturen KW - Spinpolarisierte Rastertunnelmikroskopie KW - spin structures KW - spinpolarised scanning tunneling microscopy KW - Antiferromagnetism KW - Manganese KW - Spin-Struktur KW - nanomagnetism Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-371631 ER -