Coulomb blockade and spin dependent tunnelling in a magnetic single electron transistor

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An einem planaren System auf isolierten Co-Nanoclustern, die in einer dielektrischen Matrix eingebettet sind, soll der Einfluß der Coulomb-Blockade auf den spinabhängigen Tunnelstrom untersucht werden. Der Tunnelstrom fließt dabei in Schichtebene von einem Co-Teilchen zum benachbarten Co-Teilchen und wird über nanostrukturierte Au- bzw. Ni-Elektroden (Source- und DrainElektroden) in dieses zweidimensionale Netzwerk der Co-Partikel injiziert. Im Idealfall wird ein einzelnes Co-Partikel über zwei Tunnelkontakte an zwei ferromagnetischen Ni-Elektroden angebunden. Zusammen mit einem sogenannten Back-Gate (dotiertes Si-Substrat) bildet die so definierte Struktur einen magnetischen Einzel-Elektron-Transistor. Die Coulomb-Blockade ist eine Folge der starken Elektron-Elektron-Wechselwirkung in metallischen Nanopartikeln. Die relative Magnetisierung benachbarter Co-Partikel führt über den spin-valve Effekt zusätzlich zu einem spinabhängigen Tunnelwiderstand (TMR-Effekt). Werden die magnetischen Momente im äußeren Magnetfeld parallel zueinander ausgerichtet, so sinkt der Tunnelwiderstand. In theoretischen Arbeiten wurde zudem eine Erhöhung des TMR-Effekts vorausgesagt wenn sich das System im Bereich der Coulomb-Blockade befindet. In temperaturabhängigen Tunnelstrommessungen bei 1,5 °K bis 300 °K und einem äußeren Magnetfeld bis 7 Tesla soll vor allem dieser Effekt eingehend untersucht werden.