Spinabhängiger RTM-induzierter Elektronentransport und Lichtemission in Ferromagnet/GaAs Heterostrukturen

• Applicant: Privatdozent Dr. Markus Gruyters
• Subject Area: Experimental Condensed Matter Physics
• Term: from 2009 to 2013
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 142849510

• Final Report Year: 2013

Final Report Abstract

Zu den wichtigsten wissenschaftlichen Fortschritten des Projekts gehören die Ergebnisse zum spinabhängigen Transport von Elektronen, der in dem untersuchten Metall-Halbleiter (Ni/Tunnelbarriere/GaAs) System zum einen extrem effizient ist und zum anderen stark von der Elektronenenergie abhängt. Eine vergleichbar hohe Spininjektion und damit ein hoher Grad der Erhaltung der Spineigenschaften der Elektronen wurde bisher in keinem anderen System ohne Unterstützung durch ein äußeres magnetisches Feld festgestellt. Die gefundene charakteristische Energieabhängigkeit der Spineigenschaften der injizierten Elektronen lässt sich auf grundlegende physikalische Prozesse zurückführen deren genauer Einfluss noch durch theoretische Arbeiten geklärt werden muss. Zu diesen Prozessen gehört die Relaxation der Spineigenschaften und der Energie. Ein weiterer wesentlicher Fortschritt des Projekts besteht in der genauen Beschreibung der elektronischen Eigenschaften einzelner Übergangsmetallatome, die sich in der Oberfläche von Halbleitern (Fe in GaAs) befinden und dort Positionen von Halbleiteratomen einnehmen. Die diesbezüglichen Ergebnisse lassen sich durch eine starke elektronische Wechselwirkung zwischen dem Metallatom und den umgebenden Halbleiteratomen (Hybridisierung p-artiger Halbleiterorbitale und d-Orbitalen des Übergangsmetallatoms) erklären. Die Rastertunnelmikroskopie spielte bei der experimentellen Umsetzung eine zentrale Rolle, da sich hiermit sowohl die elektronischen als auch die strukturellen Eigenschaften mit höchster Ortsauflösung bestimmen lassen.

Publications

• ''Coupled plasmons at the transition from tunneling to contact'', Advanced DPG Physics School 'Nanoantennas and Hybrid Quantum Systems', 25.-30. September 2011, Physikzentrum Bad Honnef
  R. Berndt
  
• "Plasmon-induced fluorescence and electroluminescence from porphine molecules on GaAs(110) in a scanning tunneling microscope", Applied Physics Letters 101, 203107 (2012)
  S. Mühlenbehrend, N. L. Schneider, M. Gruyters, and R. Berndt
  (See online at https://doi.org/10.1063/1.4767351)
• "Single molecule fluorescence from tetraphenyl-porphine on GaAs(110) in an STM" SPS'12 and SPSTM-4 6th International Conference on Scanning Probe Spectroscopy and 4th International Workshop on Spin-Polarized Scanning Tunneling Microscopy, 09.-12.09.2012, Timmendorfer Strand
  S. Mühlenbehrend
  
• ''Coupled plasmons at the transition from tunnelling to contact'', International Conference on Near field Optics, Nanophotonics and Related Techniques, 3.-6. September 2012, San Sebastian
  R. Berndt
  
• "Detecting circularly polarized light emitted in an STM", Sehlendorf Seminar des Bereichs Festkörper- und Oberflächenphysik der Universität Kiel 2013 21.-28.08.2013, Sehlendorf
  S. Mühlenbehrend
  
• "Fe impurity-induced electronic states at the GaAs(110) surface", Physical Review B 88, 115301 (2013)
  S. Mühlenbehrend, M. Gruyters, and R. Berndt
  (See online at https://doi.org/10.1103/PhysRevB.88.115301)
• "Plasmon-induced fluorescence and electroluminescence from porphine molecules on GaAs(110) in a scanning tunneling microscope" DPG-Frühjahrstagung der Sektion Kondensierte Materie 2013, 10.-15.03.2013, Regensburg
  S. Mühlenbehrend
  
• "Subsurface sites of Fe in H/Si(111) studied by scanning tunneling microscopy", Physical Review B 87, 165405 (2013)
  M. Gruyters, T. Pingel, and R. Berndt
  (See online at https://doi.org/10.1103/PhysRevB.87.165405)
• ''Meandering with STM and light'', Workshop 'Forces and photons in molecular tunnelling junctions', 23.-25. September 2013, Freie Universität Berlin
  R. Berndt
  
• ''Plasmons, forces and currents in atomic and molecular contacts'', CECAM Workshop 'Molecular electronics - Quo vadis ?', Bremen, 4.-8. März 2013
  R. Berndt
  
• ''Plasmons, forces and currents in atomic and molecular contacts'', DPG Frühjahrstagung, 10.-15. März 2013, Regensburg 2013
  R. Berndt
  
• ''Plasmons, forces and currents in atomic and molecular contacts'', International Workshop 'Towards reality in nanoscale materials', 10.-13. Februar 2013, Levi, Finnland
  R. Berndt
  
• ''Plasmons, forces and currents in atomic and molecular contacts'', Jahrestagung der Österreichischen Physikalischen Gesellschaft und der Schweizerischen Physikalischen Gesellschaft, 4.-6. September 2013, Linz
  R. Berndt