Spin injection and spin manipulation in Silicon-Germanium heterostructures with ferromagnetic Mn5Si3Cx- and Mn5Ge3Cx-electrodes

使用铁磁 Mn5Si3Cx 和 Mn5Ge3Cx 电极进行硅-锗异质结构中的自旋注入和自旋操纵

基本信息

项目摘要

This proposal is aimed at demonstrating spin injection, spin detection and spin manipulation in a CMOS-compatible device, and thus, demonstrating the basic functionality which is necessary to realize spintronic devices.The C-doped Mn5Si3- and Mn5Ge3 alloys have Curie temperatures of 350 K and 450 K, respectively, and are suitable for use as ferromagnetic electrodes in Si- and Ge-based heterostructures for potentially CMOS-compatible spintronic devices. This proposal, therefore, aims at investigating spin injection in Ge- and Si-heterostructures via Mn5Si3- and Mn5Ge3-contacts. We plan to investigate the electrical detection of spin injection by means of the Hanle effect as well as optical detection of spin injection by detecting circularly polarized light that results from recombination of spin-polarized charge carriers. We intend to carry out research on spin manipulation by means of electric fields generated by gate electrodes. Finally, we plan to investigate the spin Seebeck effect for possible applications in spin caloritronics in the Si/Ge material system.This interdisciplinary project is intended to be carried out by two groups at neighboring locations (Institute for Semiconductor Engineering, University of Stuttgart (IHT-US), and Physikalisches Institut, Karlsruhe Institute of Technology (PI-KIT)) that have the necessary expertise in semiconductor technology and engineering (IHT-US) as well as electronic transport in thin films (PI-KIT).
该提议旨在演示CMOS兼容器件中的自旋注入、自旋检测和自旋操纵,并且因此演示实现自旋电子器件所必需的基本功能性。掺杂C的Mn 5Si 3和Mn 5Ge 3合金分别具有350 K和450 K的居里温度,并且适合用作潜在CMOS兼容自旋电子器件的Si基和Ge基异质结构中的铁磁电极。因此,该建议旨在研究通过Mn 5Si 3-和Mn 5Ge 3-接触在Ge-和Si-异质结构中的自旋注入。我们计划调查的自旋注入的电气检测的Hanle效应的装置,以及通过检测圆偏振光的自旋极化的电荷载流子的复合结果的自旋注入的光学检测。我们打算通过栅电极产生的电场进行自旋操纵的研究。最后,我们计划研究Si/Ge材料系统中自旋Seebeck效应在自旋热电子学中的可能应用。(斯图加特大学半导体工程研究所(IHT-US)和Physikalisches Institute,Karlsruhe Institute of Technology(PI-KIT)),在半导体技术和工程(IHT-US)以及薄膜电子传输(PI-KIT)方面拥有必要的专业知识。

项目成果

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Electrical detection of spin transport in Si two-dimensional electron gas systems
硅二维电子气系统中自旋输运的电学检测
  • DOI:
    10.1088/0957-4484/27/36/365701
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    L. T. Chang;I. A. Fischer;J. Tang;C. Y. Wang;Y. Fan;K. Murata;T. Nie;M. Oehme;J. Schulze;K. L. Wang
  • 通讯作者:
    K. L. Wang
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  • DOI:
    10.1149/09301.0101ecst
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    H. S. Funk;M. Kern;D. Weisshaupt;C. Sürgers;I. A. Fischer;M. Oehme;J. van Slageren;J. Schulze
  • 通讯作者:
    J. Schulze
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  • DOI:
    10.1088/1361-6641/aad4cf
  • 发表时间:
    2018-09-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    1.9
  • 作者:
    Bechler, Stefan;Kern, Michal;Schulze, Joerg
  • 通讯作者:
    Schulze, Joerg
Anomalous Nernst effect in ferromagnetic Mn5Ge3Cx thin films on insulating sapphire
  • DOI:
    10.1063/5.0014815
  • 发表时间:
    2020-07-21
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    Kraft, R.;Srichandan, S.;Suergers, C.
  • 通讯作者:
    Suergers, C.
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