Herstellung und Charakterisierung nanostrukturierter organischer Spinventile

Abstract

Als zentrales Ergebnis dieser Arbeit steht die erfolgreiche Entwicklung, Erprobung und Anwendung eines neuartigen Herstellungsprozesses für vertikale organische Spinventile. Durch dessen Nutzung wurden Spinventile mit Schichtfolgen aus LSMO, AlQ3 bzw. H2Pc (12-60 nm), Cobalt hergestellt, die minimale laterale Abmessungen von bis zu 100 nm aufweisen. Die umfassende Charakterisierung (v.a. Transportmessungen bis 4,3 K und TEM) einer großen Anzahl an Spinventilen zeigte bisher nicht dokumentierte Wechselwirkungen von Magnetowiderstand und resistivem Schalten. Diese äußerten sich bei vergleichbar hergestellten Bauteilen in einer individuellen Ausprägung. Zusammen mit statistischer Analyse und Datenmodellierungen konnte der Ladungsträgertransport der hergestellten Bauteile auf pinhole-unterstützte Tunnelprozesse (TMR) zwischen den Elektroden in Verbindung mit einem durch Sauerstoffleerstellenmigration im LSMO hervorgerufenem resistivem Schalten zurückgeführt und daraus ein vollständiges Transportmodell vorgeschlagen werden.

The main achievement of this work is the successful development, testing and application of a new fabrication process for vertical organic spin valves. It allowed for fabrication of spin valves with layer stack of LSMO, AlQ3/H2Pc (12-60nm) and Cobalt with minimal lateral dimensions down to 100 nm. Extensive sample characterization (mainly transport measurements down to 4.3 K and TEM) of a large number of spin valves showed undocumented interaction of magnetoresistance and resistive switching effects with individual characteristic of samples with similar properties. Together with statistical analysis and data modeling the charge carrier transport could be proven to consist of pinhole-assisted tunneling processes (TMR) between electrodes in connection with resistive switching effects provoked by migration of oxygen vacancies in the LSMO layer. A fully-fledged transport model could be proposed.