Dritter Förderzeitraum 2024-2027:
A01 Spin+Bahn-Wechselwirkung: Orbitronik und Spin-Bahn Effekte
Prof. Dr. Mathias Kläui (Institut für Physik, JGU)
Das Projekt A01 erforscht das Gebiet der Orbitronik, einschließlich neuartiger strominduzierter Bahn-Drehmomente für das effiziente Schalten magnetischer Momente. Diese Drehmomente resultieren aus Bahndrehimpulsen, die durch orbitale Hall und orbitale Rashba-Edelstein Effekte erzeugt werden, die um Größenordnungen effizienter sein können als ihre Entsprechungen bei Spins. Wir werden diese Mechanismen und die Konversion von Bahndrehimpulsen in Spindrehimpulse untersuchen, die dann zu Drehmomenten führen. Zusätzlich zu den Spin- und Bahndrehmomenten werden in diesen Systemen mit Symmetriebrechung auch Eigendrehmomente erzeugt. Wir identifizieren den Ursprung dieser Drehmomente und untersuchen die Mechanismen, die zu diesen neuen Drehmomenten führen. Schließlich bestimmen wir die Auswirkungen all dieser Drehmomente auf ausgewählte antiferromagnetische Systeme, um das strominduzierte Schalten von Systemen mit dieser magnetischen Ordnung zu optimieren.
Zweiter Förderzeitraum 2020-2023:
A01 Spin+Orbit-Kopplung: Isolator-Spin-Orbitronik - Spin-Orbit-Momente und chirale Austauschwechselwirkungen
Prof. Dr. Mathias Kläui (Institut für Physik, JGU)
Im Projekt A01 untersuchen wir die Spin-Orbitronik in der Materialklasse der magnetischen Isolatoren mit verbesserten Eigenschaften wie geringer Dämpfung. Wir kombinieren ferro-, ferri- und insbesondere antiferromagnetische Isolatoren mit Schwermetallschichten, die in Kombination neuartige Austauschkopplungsphänomene und Grenzflächen-Spin-Orbit-Momente ergeben. Wir werden intralayer und interlayer chirale Austauschwechselwirkungen und daraus resultierende chirale Spinstrukturen in magnetischen Isolator-Heterostrukturen untersuchen. Die Dynamik wird mit Hilfe von Spin-Orbit-Torques angeregt, die die Ordnungsparameter in magnetischen und insbesondere antiferromagnetischen Isolatoren umschalten. Letztlich sollen effiziente Grenzflächen-Spin-Orbit-Effekte in 2D-magnetischen Systemen untersucht werden.
Erste Förderperiode 2016-2019:
A01 Spin+Orbit-Kopplung: Den Ursprung von Spin-Orbit-Momenten verstehen
Prof. Dr. Mathias Kläui (Institut für Physik, JGU)
Das übergeordnete Ziel des Projekts A01 ist es, den Einfluss der Spin-Bahn-Kopplung auf die statischen Magnetisierungskonfigurationen und die Dynamik der Spinumschaltung zu verstehen. Wir werden die Kerr-Mikroskopie nutzen, um die Magnetisierungsumkehr zu untersuchen und die zugrundeliegenden Effekte mit der Spin-Spin- und Spin-Orbit-Kopplung zu korrelieren, die sich aus sorgfältig ausgewählten Materialien ergeben. Um dieses allgemeine Ziel zu erreichen, wird die Abbildung magnetischer Domänen mit Hilfe eines neuen magneto-optischen Kerr-Mikroskopie-Aufbaus durchgeführt. Die experimentell gemessenen Spin-Strukturen und Spin-Dynamiken werden mit den räumlich aufgelösten Magnetisierungsmustern und Dynamiken aus entsprechenden mikromagnetischen Simulationen verglichen. Dieser Vergleich wird uns erlauben, die wirkenden Drehmomente zu identifizieren und ihre Symmetrien und Stärken zu quantifizieren. Um dies zu erreichen, hat das Projekt drei Ziele:
Ziel 1: Entwicklung der notwendigen Werkzeuge und Methoden zur Messung und Charakterisierung von Spin-Orbit-Effekten
Ziel 2: Verständnis des Ursprungs und der Amplitude der symmetrieerlaubten spin-orbit-induzierten Kopplung
Ziel 3: Charakterisierung der Domänenwandbewegung in Systemen mit starker Spin-Orbit-Kopplung