idw – Informationsdienst Wissenschaft

Nachrichten, Termine, Experten

Grafik: idw-Logo
Science Video Project
idw-Abo

idw-News App:

AppStore

Google Play Store



Instanz:
Teilen: 
23.02.2021 11:49

Spintronik: Neues Herstellungsverfahren macht kristalline Mikrostrukturen universell einsetzbar

Ronja Münch Pressestelle
Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg

    Neue Speicher- und Informationstechnologie braucht auch neue, leistungsfähigere Materialien. Eines davon ist Yttrium-Eisen-Granat, das besondere magnetische Eigenschaften aufweist und mit einem neuen Verfahren auf ein beliebiges Material übertragen werden kann. Entwickelt wurde die Methode von Physikern der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU). Der Ansatz könnte die Herstellung von kleineren, schnelleren und energiesparenderen Bauteilen für die Datenspeicherung und Informationsverarbeitung voranbringen. Ihre Ergebnisse haben die Physiker in der Fachzeitschrift "Applied Physics Letters" veröffentlicht.

    Magnetische Materialien spielen bei der Entwicklung neuer Speicher- und Informationstechnologien eine große Rolle. Ein noch junges Forschungsgebiet auf diesem Feld ist die Magnonik: Sie beschäftigt sich mit Spinwellen in Kristallschichten. Der Spin ist eine Art Eigendrehimpuls eines Teilchens, der ein magnetisches Moment erzeugt. Die Auslenkung der Spins kann sich dabei in einem Festkörper wellenartig ausbreiten. "In magnonischen Bauteilen müssten keine Elektronen für die Informationsverarbeitung wandern, weswegen sie viel weniger Energie verbrauchen würden", sagt Prof. Dr. Georg Schmidt vom Institut für Physik an der MLU. Sie könnten außerdem schneller und kleiner sein als bisherige Technologien.

    Doch bisher ist es sehr aufwendig, die dafür benötigten Materialien zu produzieren. Häufig kommt dabei Yttrium-Eisen-Granat (YIG) zum Einsatz, weil es besonders geeignete magnetische Eigenschaften hat. "Das Problem war bisher, dass man die benötigten sehr dünnen, qualitativ hochwertigen Schichten nur auf einem bestimmten Trägermaterial herstellen kann und dass sich diese dann nicht mehr ablösen ließen", erklärt Schmidt. Das Trägermaterial wiederum hat ungünstige elektromagnetische Eigenschaften.

    Dieses Problem haben die Physiker nun gelöst, indem sie das Material dazu bringen, brückenartige Strukturen zu bilden. So wird es zwar auf dem idealen Trägermaterial produziert, danach aber abgelöst. "Diese kleinen Plättchen können dann theoretisch auf jedes beliebige Material geklebt werden", so Schmidt. Die Methode basiert auf einem Herstellungsprozess bei Raumtemperatur, der in seinem Labor entwickelt wurde. In der aktuellen Studie haben die Wissenschaftler die wenige Quadratmikrometer großen Plättchen auf Saphir geklebt und anschließend die Eigenschaften gemessen. "Wir haben auch bei tiefen Temperaturen gute Ergebnisse gehabt", so Schmidt. Diese seien für Hochfrequenz-Experimente notwendig, die in der Quantenmagnonik häufig durchgeführt werden.

    "Man könnte die Yttrium-Eisen-Granat-Plättchen aber auch zum Beispiel auf Silizium kleben", so Schmidt. Der Halbleiter wird in der Elektronik sehr häufig angewendet. Zudem könne man auch andere, beliebig geformte Dünnschicht-Mikrostrukturen aus YIG produzieren. Das ist laut Schmidt besonders für hybride Bauteile spannend, bei denen Spinwellen beispielsweise an elektrische Wellen oder auch mechanische Schwingungen gekoppelt werden.

    Die Studie wurde durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft im Rahmen des Sonderforschungsbereichs Transregio 227 gefördert.


    Wissenschaftliche Ansprechpartner:

    Prof. Dr. Georg Schmidt
    Fachgruppenleiter Nanostrukturierte Materialien / MLU
    Telefon: +49 345 55-25320
    E-Mail: georg.schmidt@physik.uni-halle.de
    Web: nano.physik.uni-halle.de/index.php


    Originalpublikation:

    Trempler, P. et al. Integration and characterization of micron-sized YIG structures with very low Gilbert damping on arbitrary substrates. Applied Physics Letters (2019). https://doi.org/10.1063/5.0026120


    Bilder

    Eingefärbte Aufnahme aus dem Elektronenmikroskop (pink: YIG-Brücke, grün: Klebstoff, grau: Saphir)
    Eingefärbte Aufnahme aus dem Elektronenmikroskop (pink: YIG-Brücke, grün: Klebstoff, grau: Saphir)

    AIP Applied Physics Letters


    Merkmale dieser Pressemitteilung:
    Journalisten, Wirtschaftsvertreter, Wissenschaftler
    Physik / Astronomie
    überregional
    Forschungsergebnisse, Wissenschaftliche Publikationen
    Deutsch


     

    Eingefärbte Aufnahme aus dem Elektronenmikroskop (pink: YIG-Brücke, grün: Klebstoff, grau: Saphir)


    Zum Download

    x

    Hilfe

    Die Suche / Erweiterte Suche im idw-Archiv
    Verknüpfungen

    Sie können Suchbegriffe mit und, oder und / oder nicht verknüpfen, z. B. Philo nicht logie.

    Klammern

    Verknüpfungen können Sie mit Klammern voneinander trennen, z. B. (Philo nicht logie) oder (Psycho und logie).

    Wortgruppen

    Zusammenhängende Worte werden als Wortgruppe gesucht, wenn Sie sie in Anführungsstriche setzen, z. B. „Bundesrepublik Deutschland“.

    Auswahlkriterien

    Die Erweiterte Suche können Sie auch nutzen, ohne Suchbegriffe einzugeben. Sie orientiert sich dann an den Kriterien, die Sie ausgewählt haben (z. B. nach dem Land oder dem Sachgebiet).

    Haben Sie in einer Kategorie kein Kriterium ausgewählt, wird die gesamte Kategorie durchsucht (z.B. alle Sachgebiete oder alle Länder).