Zweiter Förderzeitraum 2020-2023:

B05  Spin+Coupling-Control: Kontrolle von Spin-Spin-Wechselwirkungen in hybriden Schichtsystemen

Prof. Dr. Benjamin Stadtmüller (Fachbereich Physik, RPTU)
Prof. Dr. Christiane Ziegler (Fachbereich Physik, RPTU)

Das Projekt B05 zielt auf die aktive Kontrolle von Spin-Spin-Wechselwirkungen in organisch basierten Hybridsystemen auf ferromagnetischen Materialien. Wir werden Schichtstrukturen mit zwei funktionalen Einheiten entwerfen: ein hybrides Grenzflächensystem bestehend aus 2D-Wabenmaterialien auf Ferromagneten (FM) und darauf gewachsene, chemisch von den FM entkoppelte Schichten aus funktionalisierten Molekülen. Die Spin-Funktionalitäten beider Einheiten werden durch Licht und chemisches Engineering kontrolliert. Mit Hilfe von orts-, zeit-, spin- und k-aufgelöster Spektroskopie werden wir die mikroskopischen Parameter bestimmen, die die Spin-Funktionalitäten in diesen Strukturen bestimmen und das Potential erforschen, ihre Spin-Funktionalitäten für neue spintronische Anwendungen aktiv zu gestalten

Erste Förderperiode 2016-2019:

B05  Spin+Coupling-Control: Kontrolle von Spin-Spin-Wechselwirkungen in hybriden supramolekularen Systemen

PD Dr. habil. Mirko Cinchetti (Fachbereich Physik, RPTU)
JProf. Dr. Benjamin Stadtmüller (Fachbereich Physik, RPTU)
Prof. Dr. Christiane Ziegler (Fachbereich Physik, RPTU)
Dr. Stefan Lach (Fachbereich Physik, RPTU)

Das Projekt B05 führt die in der Research Area A gewonnenen grundlegenden Erkenntnisse über die Spin-Phänomene in organischen Materialien und ferromagnetischen Metallen auf die nächste Stufe: vom Verständnis zum aktiven Maßschneidern. Die Hauptidee des Projekts ist es, eine aktive Kontrolle über die Spin-Spin-Wechselwirkungen in organischen Molekülen und an deren Grenzflächen zu ferromagnetischen Metallen zu erreichen. Zu diesem Zweck werden wir Systeme entwerfen, die aus mehreren molekularen Schichten auf einem ferromagnetischen Substrat bestehen, und Licht, Dotierung und chemisches Engineering nutzen, um die intrinsische elektronische Funktionalität organischer Moleküle in die Spin-Funktionalität des gesamten Stapels umzusetzen. Mit diesem Ansatz erreichen wir die Kontrolle sowohl über die Austauschwechselwirkungen an hybriden ferromagnetischen Metall/organischen Grenzflächen als auch über die Hyperfeinwechselwirkung und die Spin-Bahn-Kopplung in molekularen Komponenten. Mit Hilfe von spin-, zeit- und impulsaufgelösten Photoemissionsmethoden werden wir die mikroskopischen Parameter bestimmen, die die Spin-Filterung und die Spin-Diffusionseigenschaften der mehrschichtigen Hybridsysteme bestimmen, sowie die Modifikation dieser Parameter unter dem Einfluss der gewählten externen Stimuli. Unser Ansatz wird den Weg zu einer ganz neuen Klasse von fortschrittlichen, d.h. aktiv gesteuerten, spintronischen Bauelementen ebnen, die auf einstellbaren Spinfilter- und Spindiffusionseigenschaften basieren. Entsprechend haben wir zwei spezifische Ziele definiert:

Ziel 1: Realisierung von hybriden Systemen mit abstimmbarer Spin-Injektions-Effizienz

Ziel 2: Realisierung von hybriden Systemen mit abstimmbarer Spin-Diffusion