Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Physiker weisen Magnetismus im Halbleiter nach

18.04.2008
Traum oder Wirklichkeit: Magnetische Halbleiter
Elektronenspin verspricht riesigen Speicher

Heutige elektronische Bauteile nutzen ausschließlich die elektrische Ladung von Elektronen. Dabei trägt jedes Elektron als bisher brachliegende Information den so genannten Spin: Es rotiert in die eine oder andere Richtung und wird dadurch zu einem winzigen Magneten.

Diese Information für elektrotechnische Anwendungen zu nutzen ist ein alter Traum der Forschung: Riesige Speicherkapazitäten und viel schnellere Schaltungen sind nur einige der Verheißungen. Kann es aber magnetische Halbleiter bei Raumtemperatur überhaupt geben? Um diese Frage tobt unter Forschern eine hitzige Debatte.

Physiker um Prof. Dr. Hartmut Zabel haben es nun geschafft, einen magnetischen Halbleiter zu erzeugen. Mittels eines aufwendigen, eigens entwickelten Verfahrens können sie den Magnetismus darin nachweisen. Darüber berichten sie in der aktuellen Ausgabe von RUBIN, dem Wissenschaftsmagazin der Ruhr-Universität Bochum.
... mehr zu:
»Magnetismus »RUBIN »Röntgenstrahl

RUBIN im Internet

Den vollständigen Beitrag mit Bildern finden Sie im Internet unter http://www.rub.de/rubin

Gewünscht: Magnetismus bei Raumtemperatur

Halbleiter sind normalerweise nicht magnetisch. Versuche, sie dauerhaft magnetisch zu machen, gelangen bisher nur bei extrem tiefen Temperaturen - untauglich für technische Anwendungen. Ausgehend von theoretischen Überlegungen wählten die Bochumer Forscher für ihre Studien Titanoxid und Zinkoxid für eine Dotierung mit magnetischen Metallen wie Kobalt aus. In einem Teilchenbeschleuniger wurden die Ionen implantiert. Der so behandelte Halbleiter wurde erhitzt, damit die Ionen die Gitterplätze einzelner Halbleiteratome im Kristallgitter einnehmen und Defekte ausheilen.

Was ist im Halbleiter?

Aber ist der dotierte Halbleiter nun wirklich magnetisch? Und wenn ja: Befinden sich im Kristall auch nicht nur Kobalttröpfchen, die zwar magnetisch sind, aber die Eigenschaften des Halbleiters nicht wesentlich verbessern? Um das herauszufinden, unterzogen die Forscher den Halbleiter einer Reihe komplizierter Tests, für die sie verschiedene Diagnosemethoden zu einer neuen und einzigartigen kombinierten.

ALICE kann hinter die Dinge schauen

In der Messkammer ALICE - so benannt weil sie wie Alice im Wunderland hinter die Dinge schauen kann - werden Untersuchungen mit zirkular polarisierter Röntgenstrahlung (XMCD) mit resonanter magnetischer Röntgenstreuung (XRMS) kombiniert. Die zirkular polarisierten Röntgenstrahlen werden jeweils von Elektronen einer Spin-Richtung bevorzugt absorbiert, so dass man auf deren Anzahl in einer Probe schließen kann. Die Röntgenstreuung erlaubt über die charakteristische Ablenkung von Röntgenstrahlen durch die Atome einer Probe Aussagen über deren genaue Struktur. Mittels der Kombination in ALICE können die Forscher also Aussagen über den Magnetismus an unterschiedlichen Orten in der Probe machen. So stellten sie fest, dass die magnetischen Metallionen tatsächlich wie gewünscht auf einzelnen Gitterplätzen im Halbleiter Platz genommen hatten, und dass ihr Magnetismus stabil geblieben war. Erst durch das Anlegen eines starken äußeren Magnetfelds ließ sich der Magnetismus "kippen"; beim Abschalten des äußeren Magnetfelds begab er sich wieder in den Ursprungszustand zurück. "Es steht jetzt schon fest, dass die Ionenimplantation von Kobalt in Titanoxid oder Zinkoxid erfolgreich zu neuen Halbleitermaterialien führt, die ferromagnetisches Verhalten bei Raumtemperatur und darüber hinaus aufweisen", stellt Prof. Zabel fest. Die Grundvoraussetzung für weitere Entwicklungen in Richtung von spintronischen Bauelementen ist damit gegeben.

Themen in RUBIN Frühjahr 2008

Den gesamten Beitrag lesen Sie in RUBIN Frühjahr 2008, wo sie folgende Themen finden: Geschichtenvorleser gefragt: Entwicklungspsychologen untersuchen das Potenzial "Familie" für den Schulerfolg der Kinder; Warum dopen?: Individuelles Training im Rhythmus des Hormonzyklus könnte Sportlerinnen natürliche Leistungssteigerungen bringen; Ferromagnetische Halbleiter: Traum oder Wirklichkeit?; Kein Kabelgewirr und kein Blechschaden mehr: Ingenieure entwerfen integrierten Schaltungen im Gigabit-pro-Sekunde-Bereich für Funkkommunikation und mehr Sicherheit im Straßenverkehr; Erstarrung in der Schwebe: Köln - Bochum: Materialwissenschaften zwischen Himmel und Erde; Frisches Blut in der Hundezucht: Wie sich die genetische Vielfalt bestimmen und erhalten lässt; Sushi American Style: Wie sich die japanische und die amerikanische Kultur vermischen; Gift aus dem Wasserhahn: Die Folgen von PFT im Trinkwasser; Von Cowboys und Prinzessinnen: Was der Gang über Läufer und Betrachter verrät; Der Kurs im eigenen Kiez: Die Sozialraumanalyse ergründet, wer sich warum wo weiterbildet; Schlanke Giganten: Vision Aufwindkraftwerk: Die technischen Voraussetzungen sind da, Bochumer Bauingenieure sind an der Entwicklung eines Prototyps beteiligt. RUBIN ist in der Pressestelle der RUB, UV 3/368, Tel. 0234/32-22830 erhältlich und steht im Internet unter http://www.rub.de/rubin

Weitere Informationen

Prof. Dr. Hartmut Zabel, Lehrstuhl für Experimentalphysik / Festkörperphysik der Ruhr-Universität Bochum, 44780 Bochum, NB 4 / 125, Tel. 0234/32-23649, Fax: 0234/32-14173, E-Mail: hartmut.zabel@rub.de

Dr. Josef König | idw
Weitere Informationen:
http://www.rub.de/rubin

Weitere Berichte zu: Magnetismus RUBIN Röntgenstrahl

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Hauchdünne magnetische Materialien für zukünftige Quantentechnologien entwickelt
22.05.2017 | Universität Basel

nachricht Neuer Ionisationsweg in molekularem Wasserstoff identifiziert
22.05.2017 | Max-Planck-Institut für Kernphysik

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Hauchdünne magnetische Materialien für zukünftige Quantentechnologien entwickelt

Zweidimensionale magnetische Strukturen gelten als vielversprechendes Material für neuartige Datenspeicher, da sich die magnetischen Eigenschaften einzelner Molekülen untersuchen und verändern lassen. Forscher haben nun erstmals einen hauchdünnen Ferrimagneten hergestellt, bei dem sich Moleküle mit verschiedenen magnetischen Zentren auf einer Goldfläche selbst zu einem Schachbrettmuster anordnen. Dies berichten Wissenschaftler des Swiss Nanoscience Institutes der Universität Basel und des Paul Scherrer Institutes in der Wissenschaftszeitschrift «Nature Communications».

Ferrimagneten besitzen zwei magnetische Zentren, deren Magnetismus verschieden stark ist und in entgegengesetzte Richtungen zeigt. Zweidimensionale, quasi...

Im Focus: Neuer Ionisationsweg in molekularem Wasserstoff identifiziert

„Wackelndes“ Molekül schüttelt Elektron ab

Wie reagiert molekularer Wasserstoff auf Beschuss mit intensiven ultrakurzen Laserpulsen? Forscher am Heidelberger MPI für Kernphysik haben neben bekannten...

Im Focus: Wafer-thin Magnetic Materials Developed for Future Quantum Technologies

Two-dimensional magnetic structures are regarded as a promising material for new types of data storage, since the magnetic properties of individual molecular building blocks can be investigated and modified. For the first time, researchers have now produced a wafer-thin ferrimagnet, in which molecules with different magnetic centers arrange themselves on a gold surface to form a checkerboard pattern. Scientists at the Swiss Nanoscience Institute at the University of Basel and the Paul Scherrer Institute published their findings in the journal Nature Communications.

Ferrimagnets are composed of two centers which are magnetized at different strengths and point in opposing directions. Two-dimensional, quasi-flat ferrimagnets...

Im Focus: XENON1T: Das empfindlichste „Auge“ für Dunkle Materie

Gemeinsame Meldung des MPI für Kernphysik Heidelberg, der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, der Johannes Gutenberg-Universität Mainz und der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster

„Das weltbeste Resultat zu Dunkler Materie – und wir stehen erst am Anfang!“ So freuen sich Wissenschaftler der XENON-Kollaboration über die ersten Ergebnisse...

Im Focus: World's thinnest hologram paves path to new 3-D world

Nano-hologram paves way for integration of 3-D holography into everyday electronics

An Australian-Chinese research team has created the world's thinnest hologram, paving the way towards the integration of 3D holography into everyday...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

14. Dortmunder MST-Konferenz zeigt individualisierte Gesundheitslösungen mit Mikro- und Nanotechnik

22.05.2017 | Veranstaltungen

Branchentreff für IT-Entscheider - Rittal Praxistage IT in Stuttgart und München

22.05.2017 | Veranstaltungen

Flugzeugreifen – Ähnlich wie PKW-/LKW-Reifen oder ganz verschieden?

22.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Myrte schaltet „Anstandsdame“ in Krebszellen aus

22.05.2017 | Biowissenschaften Chemie

Hauchdünne magnetische Materialien für zukünftige Quantentechnologien entwickelt

22.05.2017 | Physik Astronomie

Wie sich das Wasser in der Umgebung von gelösten Molekülen verhält

22.05.2017 | Biowissenschaften Chemie