Lead
Moderne Computertechnologie basiert auf der Fähigkeit, digitale Information möglichst effizient zu schreiben, speichern und abzurufen. Nicht-flüchtige digitale Speicher verwenden die Richtung der Magnetisierung als Informationsträger. Dieses Projekt untersucht sowohl neuartige Materialien und Methoden, um schnelles und energieeffizientes Schalten von nichtflüchtigen magnetischen Speichern zu erreichen, als auch neuartige Magnetowiderstände, die das Auslesen der Magnetisierung in elektrischen Strukturen erlauben.

Lay summary

Unser Hauptziel ist das Ergründen und Verstehen von spintronischen und Spin-Bahn-Effekten in Dünnfilmen, die die Umwandlung eines elektrischen Stromes in einen Spinstrom erlauben. Wir haben in diesem Zusammenhang kürzlich zeigen können, dass solch eine Umwandlung zu einer stromgesteuerten Magnetisierungsumkehr in einer umfangreichen Klasse von zwei- und dreipoligen Strukturen führt. Darauf aufbauend wollen wir diesen Prozess schneller und effizienter gestalten, indem neue Materialklassen untersucht werden, bei denen die Spin-Bahn-Wechselwirkung besonders stark ist. Dazu zählen Schwermetalle, topologische Isolatoren und Antiferromagneten. Darüber hinaus planen wir für diese Systeme die Untersuchung des kürzlich entdeckten unidirektionalen Magnetowiderstands, bei dem der elektrische Widerstand auf ungewöhnliche Weise von der Ausrichtung der Magnetisierung abhängt. Um diese Ziele zu erreichen, werden wir eine Kombination von optischen, Röntgen- und Magnetotransportmethoden entwickeln, die uns einen beispiellosen Einblick in die Umwandlung von Ladung und Spin sowie in das ultraschnelle Schalten der Magnetisierung erlaubt.

Die Ergebnisse dieses Projektes werden von direktem Interesse für das Design von elektrisch ansteuerbaren nichtflüchtigen magnetischen Speichern sein, insbesondere im Hinblick auf schnelles Schaltvermögen und geringen Energieverbrauch. Weiterhin sind sie unmittelbar relevant für die Realisierung neuartiger Anordnungen zum Auslesen der Magnetisierung mittels Magnetowiderstand.