Influence of the interface structure on the electronic transport in planar tunnel junctions - a first-principles investigation

Abstract

Frühere theroretische Untersuchungen des Tunnelmagnetwiderstandseffektes in planaren Tunnelkontakten haben gezeigt, dass die elektronischen Transporteigenschaften signifikant von den Eigenschaften der Grenzflächen abhängen. In dieser Arbeit wird diese Problematik eingehender untersucht. Die durchgeführten ab initio Berechnungen beruhen auf dem Landauer-Büttiker Verfahren, wie es in der Vielfachstreutheorie (layer Korring-Kohn-Rostoker Methode) formuliert wird. Die untersuchten Projekte lassen sich in zwei Schwerpunktthemen eingeteilen: substituitionale Unordnung sowie der Einfluss von magnetischen Zwischenlagen in Fe/MgO/Fe Tunnelkontakten. Experimentell wurden partiell oxidierte Grenzflächen in Fe/MgO/Fe Kontakten festgestellt. Die hierbei auftretenden substitionell ungeordneten FeO_{c} Grenzschichten sind mit Hilfe eines Superzellenverfahrens untersucht worden. Das Hauptergebnis zeigt im Vergleich zum idealen Kontakt (c=0) eine starke Reduktion des Tunnelmagnetwiderstandsverhältnisses (TMR) um 80% für eine Sauerstoffkonzentration von 4%. Der zweite Fokus der Arbeit bestand in der Beantwortung der Fragestellung, inwieweit eingebettete magnetischen Zwischenschichten (Mn, Cr, Co) eine Erhöhung bzw. ein Tuning des TMR Verhältnisses erlauben.