Charge and spin transport in Nb-doped SrTiO₃ using Co/AlO_x spin injection contacts

Nieuw materiaal voor nieuwe vorm van elektronica

De intrinsieke magnetische eigenschap van een elektron wordt zijn ‘spin’ genoemd. Deze elektron spin is in principe te gebruiken om elektronische schakelingen zoals geheugen en logica elementen te maken, die traditioneel werken met de elektron lading. De  zogeheten ‘spintronica’ is in potentie energiezuiniger en heeft meer functionaliteit.

Maar het is nog een uitdaging om de elektronspin in een materiaal te beheersen en de meest gebruikte halfgeleider, silicium, is hiervoor niet volledig geschikt. Sander Kamerbeek beschrijft in zijn proefschrift theorie en experimenten die kunnen leiden tot de realisatie van elektronspin-injectie en -detectie in een halfgeleidende complexe oxide: niobium gedoteerd strontiumtitanaat (Nb:SrTiO3).

Hij laat zien hoe spin injectie op kamer temperatuur is te realiseren in Nb:SrTiO3 en dat in dit materiaal verschillende aspecten van de elektron spin zijn te beheersen die niet eerder zijn gerealiseerd in silicium. Hiervan zijn de belangrijkste: controle over de spin levensduur en de richting van de geïnjecteerde spins door middel van elektrische velden.

De tijdschaal waarop de geïnjecteerde spin behouden blijft in dit materiaal is op dit moment echter nog te kort om hier praktische toepassingen van te realiseren. Mogelijk is deze levensduur te verlengen door het materiaal schoner te groeien. Kamerbeek laat zien dat Nb:SrTiO3 een interessant materiaal is om elektronspin-effecten te onderzoeken terwijl het mogelijk ook nog gebruikt kan worden voor de realisatie van spintronische apparaten.

Het onderzoek van Sander Kamerbeek vond plaats bij de afdeling Fysica van Nano Devices van het Zernike Institute for Advanced Materials (ZIAM) met financiering van NWO en ZIAM.

Proefschrift: http://hdl.handle.net/11370/c396e2a5-0dfc-48bf-90d3-64bf21d54676