Forschungszentrum Jülich Online - 17.01.2005
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Motivation


 


Schema einer Spin-Leuchtdiode


Die moderne Informationstechnik basiert auf halbleitende als auch auf magnetische Materialien. In der Regel wird die eigentliche Informationsverarbeitung von Halbleitertransistoren vorgenommen, während magnetische Materialien hauptsächlich bei der Datenspeicherung Verwendung finden. Bei der Spinelektronik versucht man nun beide Teilbereiche zu kombinieren. Neben der Ladung der Elektronen soll dabei auch der Elektronenspin, welcher für die magnetische Eigenschaften verantwortlich ist, für Schaltzwecke ausgenutzt werden.

Ein Ziel der Forschung im Bereich der Spinelektronik ist es, die Schaltkreise zur Informationsverarbeitung direkt mit der Infomationsspeicherung zu kombinieren. Man denkt aber auch daran, Bauelemente mit völlig neuen Schaltprinzipien zu konzipieren, mit Anwendungen bis hin zur quanteninformationsverarbeitenden Schaltkreisen.

Eine wichtige Voraussetzung für die Realisierung spinelektronischer Bauelemente ist die Injektion und Detektion von spinpolarisierten Ladungsträgern. Hier sind insbesondere verdünnte magnetische Materialien, wie z.B. GaMnAs, aber auch gitterangepasste metallische ferromagnetische Schichten interessante Kandidaten. Wichtig für die Funktion von spinelektronischen Strukturen sind zudem die Möglichkeit der Spinmanipulation sowie eine ausreichend lange Spinlebensdauer.

Das Virtuelle Institut für Spinelektronik (VISel) wird sein Arbeit auf die Anwendung von GaN-basierte Strukturen für die Spinelektronik konzentrieren. Für verdünnte magnetische Halbleiter auf Basis von GaN sind Curie-Temperaturen vorausgesagt, die oberhalb der Raumtemperatur liegen. Mittels unterschiedlicher Verfahren, wie z.B. Epitaxie oder Implantation, soll versucht werden verdünnte magnetische Halbleiter herzustellen, die anschließend als Spininjektor Verwendung finden sollen. Die Spineigenschaften der GaN/AlGaN Heterostrukturen werden mittels Transport und optischen Verfahren analysiert. Ziel der gemeinsamen Forschung zwischen Göttingen, Aachen und Jülich ist es, eine GaN basierende spinpolarisierte Leuchtdiode herzustellen, um damit die Eignung dieses Materialsystems für spinelektronische Bauelemente zu demonstrieren.



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