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Interfacially Tuned Spin Transport Towards Molecular Spintronics

  • Organic molecules are the carbon-based complex of several atoms, is an innovative and essential element to create nano-structural platforms, as a building block in the field of organic electronics and organic spintronics. Because of its variety and functionality via widely studied synthetic methods, molecules have played an important role in electronics as not only a transport channel in bulk form but also a tuning layer at the interface of hetero structures. The potential of molecular layers has also stood out in spintronics, owing to its mass-low composition producing long spin life time. Organic materials can be employed in spintronics applications, benefiting from their low cost, ease of processing, and chemical tunability. Beyond this advantage, the configuration of molecules on a metal film displays unique phenomena as it can control the molecular spins and interfacial coupling between them, resulting in the emergence of molecular spinterface. This thesis work focuses on identifying the interfacial properties between the ferromagnet and the Phenalenyl (PLY) based metal complexes. The growth morphology study of the copper-phenalenyl Cu-PLY based molecules influence the electronic coupling between the molecular layer and the ferromagnet. Zinc- Phenalenyl (ZMP) molecule already have been studied [1] by demonstrate the formation of a spinterface, resulting interface magneto resistance (IMR) close to room temperature. The spinterface formation leads to the unique property, that a magnetic tunnel junction with a ZMP barrier requires only one ferromagnetic metal layer, while the other ferromagnetic layer is formed in the organic barrier directly at the ferromagnet/organic barrier interface. Here we compare Phenaleny, Copper-Phenaleny Cu-PLY and Zincmethyl- phenaleny molecule based MTJ electrical and magnetic properties which will be suitable for tunnel barrier and can be used for stable memory devices. We tune the magnetic property of ferromagnet and forma hybrid interface without any oxide layers in between the ferromagnet and molecular layers. The tuning of magnetic properties via the molecular approach will certainly extend versatile functionalities of organic spinterfaces.
  • Organische Moleküle sind der auf kohlenstoff basierende komplex aus mehreren atomen, ist ein innovatives und wesentliches element zur schaffung von nanostruktur-plattformen, als baustein im. Bereich der organischen elektronik und der organischen spintronik. Aufgrund ihrer vielfalt und funktionalität über weithin untersuchte synthesemethoden haben die moleküle eine wichtige eine wichtige Rolle in der elektronik, nicht nur als transportkanal in bulk-form, sondern auch als abstimmschicht an der grenzfläche von heterostrukturen. Das potenzial molekularer schichten hat sich auch in der spintronik hervorgehoben, da sie aufgrund ihrer massearmen zusammensetzung eine lange spin-Lebensdauer aufweisen. Organische materialien können in der spintronik eingesetzt werden und profitieren dabei von ihren niedrigen kosten, der einfachen verarbeitung und der chemischen abstimmbarkeit. Neben diesem vorteil zeigt die konfiguration von molekülen auf einem metallfilm einzigartige Phänomene, da sie die die molekularen Spins und die grenzflächenkopplung zwischen ihnen, was zur entstehung von molekularen Sp-grenzflächen. diese diplomarbeit konzentriert sich auf die identifizierung der Grenzflächeneigenschaften zwischen dem Ferromagneten und den auf Phenalenyl (PLY) basierenden metallkomplexen. Die wachstumsmorphologie Studie der kupfer-Phenalenyl Cu-PLY basierten moleküle beeinflusst die elektronische kopplung zwischen der molekularen Schicht und dem Ferromagneten. Zink- Phenalenyl (ZMP) Moleküls wurden bereits untersucht [1], indem die Bildung einer Grenzfläche demonstriert wurde, die zu einem Interface-Magneto-Widerstand (IMR) nahe der Raumtemperatur führt. Die Spinterface-Bildung führt zu der einzigartigen Eigenschaft, dass ein magnetischer Tunnelübergang mit einer ZMP-Barriere nur eine ferromagnetische Metallschicht benötigt, während die andere ferromagnetische Schicht wird in der organischen Barriere direkt an der Ferromagnet/organischen Barriere-Grenzfläche gebildet wird. Hier vergleichen wir Phenaleny, Kupfer-Phenaleny Cu-PLY und Zincmethyl- phenaleny-moleküle basierte MTJ elektrische und magnetische eigenschaften, die für die Tunnelbarriere geeignet sind und für stabile speicherbauelemente verwendet werden können. Wir tunen die magnetische eigenschaft des Ferromagneten und forma hybrid-grenzfläche ohne oxidschichten zwischen dem Ferromagneten und den molekularen schichten. Die abstimmung der magnetischen Eigenschaften über den molekularen ansatz wird sicherlich die vielseitigen Funktionalitäten von organischen zwischenschichten erweitern.

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Metadaten
Author: Neha Jha
URN:urn:nbn:de:gbv:9-opus-47093
Title Additional (German):Grenzflächenabgestimmter Spin-Transport auf dem Weg zur molekularen Spintronik
Referee:Prof. Dr. Markus Münzenberg, Prof. Dr. Peter Oppeneer
Advisor:Prof. Dr. Peter Oppeneer
Document Type:Doctoral Thesis
Language:English
Year of Completion:2021
Date of first Publication:2021/07/09
Granting Institution:Universität Greifswald, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
Date of final exam:2021/04/12
Release Date:2021/07/09
GND Keyword:7755384-6
Page Number:111
Faculties:Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät / Institut für Physik
DDC class:500 Naturwissenschaften und Mathematik / 530 Physik