Tunnelmagnetowiderstandselemente mit Schottky-Kontakten auf Halbleitern

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In magnetischen Tunnelelementen tritt eine starke Abhängigkeit des Tunnelwiderstandes von der relativen Orientierung der Magnetisierungen der beiden ferromagnetischen Elektroden auf. Dieser "TMR-Effekt" wurde in den letzten Jahren durch intensive weltweite Forschungsarbeiten auf Werte bis zu ca. 60% (für Elektroden aus 3d-Ferromagneten) bei Raumtemperatur getrieben, wobei die Grenze des TMR für vorgegebene Materialkombinationen nach wie vor nicht klar ist. Bringt man solche Tunnelelemente auf einen Halbleiter als Substrat, so kann sich an der Grenzfläche zwischen der ferromagnetischen Elektrode und dem Halbleiter eine Schottky-Barriere aufbauen. Über diese können Elektronen, die über die Tunnelbarriere durch die Elektrode ballistisch bis zur Schottky-Barriere gelangen als Kollektorstrom hinwegkommen, wenn ihre Energie (d.h. die angelegte Tunnelspannung) groß genug ist. Im Kollektorstrom tritt zudem ebenfalls ein "Magnetowiderstand" auf, d.h. die Zahl der Elektronen, die ohne Energieverlust zur Schottkybarriere gelangen, hängt drastisch von der relativen Orientierung der Magnetisierungen der ferromagnetischen Elektroden ab.