Magnetoelektrische Kopplung in multiferroischen Heterostrukturen

Anliegen des Projektes ist die Untersuchung der elektronischen Eigenschaften von Metall-Oxid- und Oxid-Oxid-Grenzflächen. Im Fokus steht die magnetoelektrische Kopplung eines ferroelektrischen Oxids mit einem ferro- bzw. antiferromagnetischen Oxid oder Metall. Im Falle der Kombination zweier Oxide ist die Metallisierung der Grenzfläche von besonderem Interesse. Es wird erwartet, dass die Metallisierung der oxidischen Grenzfläche durch Variation der äußeren Parameter, wie Orientierung der ferroelektrischen Polarisation bzw. der Magnetisierung, gezielt verändert werden kann. Die theoretischen Grundlagen des Projektes sind ab initio Rechnungen, basierend auf der Dichtefunktionaltheorie.

Weiterhin wird der Transport durch Metall-Oxid-Metall-Tunnelkontakte auf der Grundlage der Landauer-Theorie parameterfrei berechnet. Dabei konzentrieren wir uns zum einen auf den multiferroischen Tunnelkontakt mit seinen vier Widerstandszuständen. Hier wird insbesondere der Einfluss der Grenzflächenterminierung, der chemischen Zusammensetzung der Grenzfläche und der magnetischen Ordnung an der Grenzfläche auf die Größe und das Vorzeichen des Tunnelmagnetwiderstandes und des Tunnelelektrowiderstandes analysiert. Zum anderen werden wir den anisotropen Tunnelmagnetwiderstand unter Berücksichtigung der Spin-Bahn-Wechselwirkung berechnen. Das Anliegen dieses Projektes ist immer die Untersuchung der Response des Systems auf äußere elektromagnetische Felder. Dabei geht es insbesondere um den Nachweis der Existenz und die Vorhersage von im Feld schaltbaren Phänomenen wie Magnetisierung bzw. Widerstand.