Investigation of the influence of interfaces on the magnetotransport in ultrathin films
Final Report Abstract
In diesem Forschungsvorhaben haben wir den anisotropen Magnetowiderstand (AIMR), der durch die Grenzflächen in Dreifachlagen entsteht, untersucht. Dieser Magnetowiderstandseffekt wurde erstmalig in unserer Gruppe nachgewiesen und zeichnet sich dadurch aus, dass bei einer Drehung der Magnetisierung in einer Ebene senkrecht zum Stromfluss eine Widerstandsänderung auftritt. Diese orientierungsabhängige Widerstandsänderung nimmt umgekehrt proportional mit der Dicke des ferromagnetischen Films ab. In diesem Forschungsprojekt wurde der Einfluss untersucht, den die unterschiedlichen Materialpaarungen, deren Struktur und die Grenzflächenqualität auf den AIMR haben. Da die Qualität der Filme und Grenzflächen sehr wichtig sind für das allgemeine Verständnis der Effekte, wurde darauf geachtet, Schichten und Multilagen optimaler Qualität herzustellen. Letzteres wurde durch TEM Aufnahmen und Röntegnbeugungsund Streuverfahren kontrolliert. Die wichtigsten Ergebnisse unserer Studien sind a) der Nachweis eines AIMR-Effekts auch in Ni/Pt und Ni/Pd Dreifachlagen. Hier zeigen sich erstmals im AIMR (und nicht im AMR) Beiträge höherer Ordnung in der Winkelabhängigkeit des Effekts. Es wurde gefunden, dass die zweite Ordnung dem Betrag nach größer ist als die erste Ordnung und im Gegensatz zum System Co/Pt bzw. Co/Pd der Wert für ∆ρ = ρper - ρtrans negativ ist. Ein weiteres wichtiges Ergebnis ist b), dass erstmalig gefundene Alterungsverhalten im System Co/Pd. Mittels einer Langzeitstudie konnte gezeigt werden, dass sowohl der AIMR und der AMR sich teilweise sehr stark über Tage und Monate verändert. Das erstaunliche dabei ist, dass Vorzeichen und Stärke der Änderungen von der Schichtdicke des Kobalts abhängen. In der Literatur wurde bisher nur über Änderungen des anomalen Hall-Effekts berichtet. Ein weiteres c) sehr beachtetes Ergebnis ist der, in der Zwischenzeit publizierte, Nachweis von Grenzflächenbeiträgen zum AMR. Es konnte mittels der Grenzflächenbeiträge die experimentellen Daten zur Dickenabhängigkeit des AMR phänomenologisch sehr genau beschrieben werden. Als letztes neuartiges Ergebnis d), das auch schon publiziert ist, konnten erstmalig die thermo-magnetischen-Effekte des AIMR aufgezeigt werden. Es konnte nachgewiesen werden, dass auch hier die sogenannte Mott-Formel anwendbar ist, und dass überraschender Weise die differentielle Thermospannung (Seebeck-Koeffizient) für den AIMR und AMR verschieden sind.
Publications
- Phys. Rev. B 90, 016401 (2014)
A. Kobs, A. Frauen, and H.P. Oepen
(See online at https://doi.org/10.1103/PhysRevB.90.016401) - J. Appl. Phys. 117, 105306 (2015)
G. Winkler, A. Kobs, A. Chuvilin, D. Lott, A. Schreyer, and H.P. Oepen
(See online at https://doi.org/10.1063/1.4914039) - Phys. Rev. B 92, 140402 (2015)
A. Frauen, A. Kobs, T. Böhnert, A.-K. Michel, G. Winkler, K. Nielsch, and H.P. Oepen
(See online at https://doi.org/10.1103/PhysRevB.92.140402) - Phys. Rev. B 93, 014426 (2016)
A. Kobs and H.P. Oepen
(See online at https://doi.org/10.1103/PhysRevB.93.014426)
