Halbleiter mit elektrischen und magnetischen Eigenschaften
Die konventionelle Elektronik basiert auf dem Fluss der Elektronen, der negativen Ladungsträger. Magnetische Systeme beruhen auf dem Prinzip des Elektronenspins, einem quantenphysikalischen Phänomen im Zusammenhang mit dem Drehimpuls. Der dem Spin zugeordnete Drehimpuls erzeugt ein Magnetfeld. Bei den meisten Materialien heben die Magnetfelder der einzelnen Atome einander auf. Bei verschiedenen magnetischen Materialien, im Allgemeinen Metallen, erzeugen ausgerichtete (polarisierte) atomare Dipolmomente makroskopische Magnetfelder. Magnetische Speicher basieren auf der Verwendung verschiedener Magnetisierungsmuster entsprechenden den Informationen der gespeicherten Daten. Das noch neue Gebiet der Spintronik ist mit dem Aufkommen der Nanotechnologie und dem Interesse am Bau funktionaler Systeme in der Größenordnung von Atomen und Molekülen entstanden. In der Spintronik, kurz für Spin-Elektronik, und auch als Magnetoelektronik bekannt, nutzt man zusätzlich zur Ladung den Elektronenspin aus. Man nutzt die Effekte gemeinsam aus, um Datenbits in Halbleitermaterial (Festkörper) aufzuzeichnen und aus diesem auszulesen. Hier könnte der Grundstein für völlig neue Rechenparadigmen gelegt werden. Eines der direktesten Verfahren zum Einbringen spinpolarisierter Elektronen in einem Halbleiter ist das Hinzufügen metallischer "Dotierstoffe" (Halbleitereigenschaften verändernde Fremdstoffe), um sogenannte verdünnte magnetische Halbleiter (dilute magnetic semiconductor, DMS) zu erzielen. Europäische Wissenschaftler wollen nun einen geeigneten Prozess zur Elektrobeschichtung entwickeln, um DMS-Nanodrahtstrukturen und Halbleiterübergänge zu synthetisieren und riefen zu diesem Zweck das Projekt MAJIC-SPIN ("Doped magnetic ZnO p-n junction heterostructures for nano-spintronic devices") ins Leben. Mit Hilfe eines Direkt-Elektroabscheidungsverfahrens konnte das Konsortium mit Erfolg dotierte Nanodrähte fertigen. Die Forscher untersuchten im Folgenden anhand einer Vielzahl moderner experimenteller Verfahren wie etwa Methoden auf Basis der Röntgenstrahlenabsorption und einer supraleitenden Quanteninterferenzeinheit (SQUID) Zusammensetzungen, Strukturen und magnetische Eigenschaften. Im Falle der kobaltdotierten (Co) Nanodrähte bewiesen die Wissenschaftler den vollständigen Einbau von Co in das Gitter sowie das Vorhandensein einer magnetisch geordneten Phase. Die lMAJIC-SPIN-Projektergebnisse veranschaulichen die Wirksamkeit der Elektroabscheidung bei der Herstellung funktioneller verdünnter magnetischer Halbleiter, Festkörperhalbleitern mit magnetischen Eigenschaften. Eine Optimierung und Kommerzialisierung dieser Resultate könnte wichtige Auswirkungen auf die neuartigen Nano-Spintronik-Bauelemente von morgen haben.
