Zusammenfassung - Institut für Halbleitertechnik

9. September 2012
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Universität Stuttgart
Fakultät V – Informatik, Elektrotechnik und Informationstechnik
Institut für Halbleitertechnik (IHT)
Prof. Dr. habil. Jörg Schulze
Pfaffenwaldring 47 (ETIT II)
70569 Stuttgart
Zusammenfassung
Bildquelle: „Quantenkoralle“, D. M. Eigler et al., IBM, Almaden-Forschungszentrum, San Jose, Kalifornien, USA
Thema: Fertigung und Charakterisierung CMOSkompatiblen Mn5Ge3CX-Kontakten für Spin-basierte
Bauelemente
Studienarbeit am IHT
IHT-Kompetenzfeld „Quantenelektronik“
Schlüsselwörter
Spintronik, Spininjektion, Spindetektion, Mn5Ge3CX, Kontaktwiderstand, Hanle-Messung
Bearbeiter: Sebastian Reiter
Zusammenfassung: Spintronische Bauelemente basieren darauf, dass der Freiheitsgrad Spin
zusätzlich zu oder anstatt von Ladung zum Verarbeiten und Transport von Information genutzt
wird. Ein Forschungsziel am Institut für Halbleitertechnik (IHT) ist es, CMOS-kompatible
spintronische Bauelemente zu entwickeln. Grundvoraussetzung für viele spintronische
Bauelemente ist, Spins injizieren, manipulieren und detektieren zu können [1]. Am IHT wird
die Möglichkeit untersucht, durch die Verwendung von ferromagnetischen Mn5Ge3CxElektroden spinpolarisierte Elektronen in Germanium (Ge) zu injizieren.
Zur Herstellung von Transmission-Line-Measurement-Strukturen (TLM-Strukturen) wird ein
Fotolack gesucht, der den Prozessbedingungen standhält. Dafür werden verschiedene, bereits
am IHT vorhandene Lacke untersucht. Es kann gezeigt werden, dass der Lack ECI-3007 davon
die beste Wahl ist.
Es wird versucht, ferromagnetisches Mn5Ge3 außerhalb des Reinraums herzustellen. Dazu wird
ein Wafer mit Mangan (Mn) bedeckter Germanium-Oberfläche (Ge-Oberfläche) einem
Annealing-Schritt ausgesetzt, um die Bildung der Mn5Ge3-Phase zu bewirken.
Es soll festgestellt werden, mit welcher Ge-Kristallorientierung bessere Ergebnisse bei der SpinInjektion erzielbar sind. Dazu werden TLM-Strukturen mit epitaktisch aufgebrachten Mn5Ge3CxElektroden gefertigt. Die anschließende Charakterisierung zeigt, dass bei der Verwendung von
Ge mit einer (111)-Kristallorientierung eine homogenere Verteilung der gemessenen
Widerstands-Größen erreicht werden kann (Abb. 1).
Die Auswertung von Hanle-Messungen einer TLM-Struktur mit gesputterten Mn5Ge3C0,8-GeKontaken und dazwischenliegenden Tunnelkontakten aus Aluminiumdioxid (Al2O3) wurde
durchgeführt (Abb. 2). Daraus konnte die Relaxationszeit und Diffusionslängen von ElektronenSpins im Ge abgeschätzt werden. Die erreichten Diffusionslängen sind ausreichend groß für
eine Anwendung im Bauelement.
Abb. 1: TLM-Messung A3754-3
Abb. 2: Hanle-Messung
IHT-Ansprechpartner: Dr. Inga Fischer, ETIT II, Raum 1.481,
E-Mail: [email protected], Tel.: (0711) 685-68006

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