Doktorarbeit: Elektronentransport durch planare Tunnelkontakte: Eine ab initio Beschreibung

Der Inhalt dieser Arbeit ist die theoretische Untersuchung des elektronischen Transports durch planare Fe/MgO/Fe-Tunnelkontakte mit Hilfe einer ab initio Methode. Dabei wird der in diesen Kontakten auftretende Tunnelmagnetowiderstand (TMR) im kohärenten Grenzfall untersucht. Zur Berechnung der Transportgrößen wird der Landauer-Formalismus, der in einem Korringa-Kohn-Rostoker-Verfahren (KKR) basierend auf der Dichtefunktionaltheorie implementiert ist, genutzt. Diese Methode wird für eine detaillierte Analyse der Abhängigkeit des TMR von verschiedenen Parametern verwendet. Insbesondere werden die Einflüsse der Grenzflächenstruktur, der Barrierendicke und der atomaren Struktur der Zuleitungen untersucht. Dabei kann gezeigt werden, dass die Spannungsabhängigkeit des TMR-Verhältnisses sehr stark durch eine mögliche FeO-Schicht an der Grenzfläche beeinflusst werden kann. Dabei sind sowohl positive als auch negative TMR-Verhältnisse in Abhängigkeit der angelegten Spannung und der Grenzflächenstruktur möglich. Des Weiteren kann, durch die in dieser Arbeit dargestellten Analysen der am elektronischen Transport beteiligten Zustände, die experimentell beobachtete Sättigung des TMR-Verhältnisses in Abhängigkeit der Barrierendicke verstanden werden. Insbesondere ist die komplexe Bandstruktur von MgO von besonderer Bedeutung. Ein weiteres Ergebnis dieser Arbeit ist die Tatsache, dass bereits eine ferromagnetische Fe-Monolage an der Barriere ausreichend ist, um ein hohes TMR-Verhältnis zu erhalten.

[ mehr ... ]