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- ItemIncreasing the performance of a superconducting spin valve using a Heusler alloy(Frankfurt am Main : Beilstein-Institut zur Förderung der Chemischen Wissenschaften, 2018) Kamashev, A.A.; Validov, A.A.; Schumann, J.; Kataev, V.; Büchner, B.; Fominov, Y.V.; Garifullin, I.A.We have studied superconducting properties of spin-valve thin-layer heterostructures CoOx/F1/Cu/F2/Cu/Pb in which the ferromagnetic F1 layer was made of Permalloy while for the F2 layer we have taken a specially prepared film of the Heusler alloy Co2Cr1-xFexAl with a small degree of spin polarization of the conduction band. The heterostructures demonstrate a significant superconducting spin-valve effect, i.e., a complete switching on and offof the superconducting current flowing through the system by manipulating the mutual orientations of the magnetization of the F1 and F2 layers. The magnitude of the effect is doubled in comparison with the previously studied analogous multilayers with the F2 layer made of the strong ferromagnet Fe. Theoretical analysis shows that a drastic enhancement of the switching effect is due to a smaller exchange field in the heterostructure coming from the Heusler film as compared to Fe. This enables to approach an almost ideal theoretical magnitude of the switching in the Heusler-based multilayer with a F2 layer thickness of ca. 1 nm. © 2018 Kamashev et al.
- ItemSuperconducting switching due to a triplet component in the Pb/Cu/Ni/Cu/Co2Cr1-xFexAly spin-valve structure(Frankfurt am Main : Beilstein-Institut zur Förderung der Chemischen Wissenschaften, 2019) Kamashev, A.A.; Garif'yanov, N.N.; Validov, A.A.; Schumann, J.; Kataev, V.; Büchner, B.; Fominov, Y.V.; Garifullin, I.A.We report the superconducting properties of the Co2Cr1-xFexAly/Cu/Ni/Cu/Pb spin-valve structure the magnetic part of which comprises the Heusler alloy layer HA = Co2Cr1-xFexAly with a high degree of spin polarization (DSP) of the conduction band and a Ni layer of variable thickness. The separation between the superconducting transition curves measured for the parallel (α = 0°) and perpendicular (α = 90°) orientation of the magnetization of the HA and the Ni layers reaches up to 0.5 K (α is the angle between the magnetization of two ferromagnetic layers). For all studied samples the dependence of the superconducting transition temperature Tc on α demonstrates a deep minimum in the vicinity of the perpendicular configuration of the magnetizations. This suggests that the observed minimum and the corresponding full switching effect of the spin valve is caused by the long-range triplet component of the superconducting condensate in the multilayer. Such a large effect can be attributed to a half-metallic nature of the HA layer, which in the orthogonal configuration efficiently draws off the spin-polarized Cooper pairs from the space between the HA and Ni layers. Our results indicate a significant potential of the concept of a superconducting spin-valve multilayer comprising a half-metallic ferromagnet, recently proposed by A. Singh et al., Phys. Rev. X 2015, 5, 021019, in achieving large values of the switching effect.
- ItemWachstum und Charakterisierung von Seltenerdoxiden und Magnesiumoxid auf Galliumarsenid-Substraten(Berlin : Humboldt-Universität zu Berlin, 2015) Hentschel, ThomasDie Erzeugung spinpolarisierter Ladungsträger in einem Halbleiter gilt als Grundvoraussetzung zur Realisierung spintronischer Bauelemente. Einen möglichen Ansatz zu deren Realisierung stellen Ferromagnet/Halbleiter(FM/HL)-Hybridstrukturen dar, deren Herstellung jedoch mit einigen Schwierigkeiten verbunden ist. Durch die Vermischung des ferromagnetischen Materials mit dem Halbleiter werden die elektronischen Eigenschaften der Hybridstruktur verändert und die Spininjektionseffizienz stark verringert. Durch das gezielte Einfügen einer dünnen Oxidschicht in den FM/HL-Grenzübergang kann die Diffusion unterdrückt, die Kristallqualität verbessert und die Effizienz der Struktur erhöht werden. Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem Wachstum und der Charakterisierung dünner Oxidschichten, hergestellt mittels Molekularstrahlepitaxie. Zwei Seltenerdoxide, La2O3 und Lu2O3, werden auf GaAs-Substraten gewachsen und die Kristallqualität der Schichten miteinander verglichen. Mit der Heusler-Legierung Co2FeSi als Injektorschicht wird eine FM/Oxid/HL-Hybridstruktur auf Basis einer La2O3/GaAs(111)B-Struktur realisiert und magnetisch und elektrisch charakterisiert. Ein häufig verwendetes Barrierenmaterial in FM/HL-Hybridstrukturen ist Magnesiumoxid (MgO). In dieser Arbeit werden dünne MgO-Schichten auf GaAs(001) an der PHARAO-Wachstumsanlage am BESSY II erzeugt. Dies geschieht durch getrenntes Verdampfen von metallischem Mg bzw. Einleiten von molekularem Sauerstoff in die Wachstumskammer. Um die Oxidation des Halbleitersubstrats zu verhindern, wird vor dem MgO-Wachstum eine dünne Mg-Schicht abgeschieden. Abhängig von der Dicke dieser Schicht sind zwei in-plane-Orientierungen des MgO relativ zum GaAs kontrolliert einstellbar. Darüber hinaus werden Hybridstrukturen mit Eisen Fe als Injektorschicht und schrittweise erhöhter MgO-Schichtdicke gewachsen. Die Eindiffusion von Fe in das GaAs-Substrat nimmt mit zunehmender MgO-Schichtdicke um mehrere Größenordnungen ab.