Spin-Transfer-Oszillatoren für den THz-Bereich

Spin-Transfer-Oszillatoren für den THz-Bereich Der Spin-Impuls-Transfer zwischen einem spinpolarisierten Strom und einer ferromagnetischen Schicht kann eine stationäre Magnetisierungspräzession induzieren und wurde kürzlich als Arbeitsprinzip für weit verbreitete Hochfrequenzbauelemente für Radar- und Telekommunikationsanwendungen vorgeschlagen. Wir untersuchen neue Bauelementstrukturen, die potenziell für die Optimierung der Ausgangssignalqualität von Spin-Torque-Oszillatoren interessant sind und gleichzeitig die Quantifizierung wichtiger Magnetotransportparameter ermöglichen. Wir konzentrieren uns auf eine einzigartige Grundlagenstudie der zugrunde liegenden physikalischen Mechanismen, die das Zusammenspiel zwischen spinpolarisierten Strömen und Magnetisierung steuern und sowohl zu Magnetowiderstandseffekten als auch zu Spin-Transfer-Drehmomenten führen. Die Übertragung des Drehimpulses von Leitungselektronen auf die Magnetisierung (bekannt als „Spin-Transfer“) ermöglicht eine kontrollierte Manipulation der Magnetisierung über die eingespeisten Ströme. Darüber hinaus weist er im Vergleich zur herkömmlichen feldinduzierten Magnetisierungsumschaltung ein vorteilhaftes Skalierungsverhalten auf und ebnet so den Weg für neuartige Bauelemente und Anwendungen. Unser Schwerpunkt liegt insbesondere auf Oszillatoren im Frequenzbereich von 100 GHz bis 1 THz. Zu diesem Zweck verwenden wir Legierungen auf Mn-Ga-Basis, da diese eine hohe senkrechte Anisotropie und geringe Magnetisierung aufweisen.

1."Effect of insertion layer on electrode properties in magnetic tunnel junctions with a zero-moment half-metal", A.Titova,C. Fowley, E. Clifford, Y-C.Lau,K. Borisov, D. Betto, G. Atcheson,R. Hübner, C. Xu, P. Stamenov, M. Coey, K. Rode, J. Lindner, J. Fassbender, A. Deac, Scientific Reports 9, 4020 (2019).

2. "A THz View on Magnetization Dynamics: Opportunities from the THz userfacility TELBE", N Awari; Z Wang; J-C Deinert; M Chen; B Green; S Germanskiy, I. Ilyakov, TVAG de Oliveira, A. Deac, S.Bonetti, M. Gensch, S. Kovalev, 44th International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves (IRMMW-THz) (2019).

3. "Magnetocrystalline anisotropy and exchange probed by high-field anomalous Hall effect in fully compensated half-metallic Mn2RuxGa thin films", C. Fowley, K. Rode, Y-C. Lau, N. Thiyagarajah, D. Betto, K. Borisov, G. Atcheson, E. Kampert, Z. Wang, Y.Yuan, S. Zhou, J. Lindner, P. Stamenov, J. M. D. Coey, and A. Deac, Phys. Rev. B  98, 220406 (2018).

4. "Selective THz control of magnetic order: new opportunities from superradiant undulator sources", S. Kovalev, Z. Wang, J-C Deinert, N Awari, M Chen, B Green, S Germanskiy, T V A G de Oliveira, J S Lee, A Deac, D Turchinovich, N Stojanovic, S Eisebitt, I Radu, S Bonetti, T Kampfrath, M Gensch, J. Phys. D: Appl. Phys. 51, 114007 (2018).

5. "Tunnelling magnetoresistance of the half-metallic compensated ferrimagnet Mn2RuxGa", K. Borisov, D. Betto, Y.-C. Lau, C. Fowley, A. Titova, N. Thiyagarajah, G. Atcheson, J. Lindner, A. M. Deac, J. M. D. Coey, P. Stamenov, K. Rode, Appl. Phys. Lett. 108, 192407 (2016).

6. "Direct measurement of the magnetic anisotropy field in Mn–Ga and Mn–Co–Ga Heusler films", C. Fowley, S. Ouardi, T. Kubota, O. Yildirim, A. Neudert, K. Lenz, V. Sluka, J. Lindner, J. M. Law, S. Mizukami, G. H Fecher, C. Felser and A. M. Deac, J. Phys. D: Appl. Phys. 48, 164006 (2015).