Spinelektronik
Spin Electronics

Modul PH2034

Diese Modulbeschreibung enthält neben den eigentlichen Beschreibungen der Inhalte, Lernergebnisse, Lehr- und Lernmethoden und Prüfungsformen auch Verweise auf die aktuellen Lehrveranstaltungen und Termine für die Modulprüfung in den jeweiligen Abschnitten.

Modulversion vom SS 2016 (aktuell)

Von dieser Modulbeschreibung gibt es historische Versionen. Eine Modulbeschreibung ist immer so lange gültig, bis sie von einer neuen abgelöst wird.

verfügbare Modulversionen
SS 2016SS 2011

Basisdaten

PH2034 ist ein Semestermodul in Deutsch auf Master-Niveau das im Sommersemester angeboten wird.

Das Modul ist Bestandteil der folgenden Kataloge in den Studienangeboten der Physik.

  • Allgemeiner Spezialfachkatalog Physik
  • Spezifischer Spezialfachkatalog Applied and Engineering Physics
  • Spezifischer Spezialfachkatalog Physik der kondensierten Materie

Soweit nicht beim Export in einen fachfremden Studiengang ein anderer studentischer Arbeitsaufwand ("Workload") festgelegt wurde, ist der Umfang der folgenden Tabelle zu entnehmen.

GesamtaufwandPräsenzveranstaltungenUmfang (ECTS)
150 h 60 h 5 CP

Inhaltlich verantwortlich für das Modul PH2034 ist Mathias Weiler.

Inhalte, Lernergebnisse und Voraussetzungen

Inhalt

1) Magnetoelektronik - positiver Magnetwiderstand - negativer Magnetwiderstand - anisotroper Magnetwiderstand – AMR (Spin-Bahn-Kopplung und Magnetwiderstand) - Kolossaler Magnetwiderstand – CMR (Manganate, Goodenough-Kanamori-Anderson Regeln, Super- und Doppelaustausch) - Riesenmagnetwiderstand – GMR (Oszillierende Austauschkopllung, Austausch-Anisotropie, künstliche Antiferromagnete, Intrinsischer und extrinsischer GMR) - Spinventile - Tunnelmagnetwiderstand – TMR( elastisches Tunneln durch 1D-Barrieren, Normalleiter/Isolator/Normalleiter, Normalleiter/Isolator/Supraleiter-Kontakte, Ferromagnet/Isolator/Supraleiter-Kontakte, Quasiteilchen-Zustandsdichte in Supraleitern, Zustandsdichte und Spinpolarisation in Ferromagneten, Ferromagnet/Isolator/Ferromagnet-Kontakte und Julliere-Modell, Bandstruktur-Effekte, Spin-Filter) - Außergewöhnlicher Magnetwiderstand – EMR 2) Spinelektronik - Spininjektion in Halbleiter - Spin-Leuchtdioden und Spin-Transistoren 3) Anwendungen - XMR-Sensoren - Magnetoresistive Leseköpfe, Festplatten - Magnetic Random Access Memory – MRAM

Lernergebnisse

Nach erfolgreicher Teilnahme an diesem Modul ist der/die Studierende in der Lage

  1. Magneto-resisitive Effekte (anistroper Magnetwiderstand, kolossaler Magnetwiderstand, Riesenmagnetwiderstand, Tunnelmagnetwiderstand) zu verstehen, zu erklären, und zu vergleichen
  2. Magnetisierungs- sowie Magnetwiderstandskurven von ferromagnetischen Schichten und Multilagen als Funktion des Magnetfelds zu beschreiben
  3. elementare Ferromagnete, einige technisch relevante weich- und hartmagnetische Materialien, sowie typische Materialien in magnetoelektronischen Schichtstrukturen mit den entsprechenden Materialparametern (Curie-Temperatur, Remanenz, Koerzitivfeld) zu benennen
  4. Magnetwiderstandseffekte mit Boltzmann-Transport-Theorie bzw. Tunneln-Theorie im eindimensionalen Grenzfall zu berechnen
  5. Ferromagnet/Supraleiter und Ferromagnet/Isolator/Supraleiter-Kontakte zu beschreiben
  6. Anwendungsfelder für magneto-resistive Effekte zu benennen und zu analysieren

Voraussetzungen

Keine Vorkenntnisse nötig, die über die Zulassungsvoraussetzungen zum Masterstudium hinausgehen.

Lehrveranstaltungen, Lern- und Lehrmethoden und Literaturhinweise

Lehrveranstaltungen und Termine

ArtSWSTitelDozent(en)Termine
VU 3 Spin electronics Weiler, M. Dienstag, 13:30–15:00
sowie Termine in Gruppen

Lern- und Lehrmethoden

Vortrag, Beamerpräsentation, Tafelarbeit, Diskussion

Medienformen

Übungsblätter, begleitende Internetseite

Literatur

  • R. Gross & A. Marx, Vorlesungsskript Spinelektronik, Walther-Meissner-Institut, Garching (2005).
  • S. Blundell, Magnetism in Condensed Matter, Oxford University Press, New York (2001).
  • R.C. O'Handley, Modern magnetic materials - principles and applications, Wiley, New York (2000)
  • D.D. Awschalom, D. Loss, N. Samarth (eds.), Semiconductor Spintronics and Quantum Computation, Springer, Berlin (2002).
  • S. Maekawa (ed.), Concepts in Spin Electronics, Oxford University Press, New York (2006).

Modulprüfung

Beschreibung der Prüfungs- und Studienleistungen

In einer mündlichen Prüfung wird das Erreichen der Lernergebnisse durch Verständnisfragen und Beispielaufgaben bewertet.

Die Prüfung kann in Übereinstimmung mit §12 (8) APSO auch schriftlich abgehalten werden, in diesem Fall ist der Richtwert für die Prüfungsdauer 60 Minuten.

Wiederholbarkeit

Eine Wiederholungsmöglichkeit wird am Semesterende angeboten. Eine Wiederholungsmöglichkeit wird im Folgesemester angeboten.

Kondensierte Materie

Wenn Atome sich zusammen tun, wird es interessant: Grundlagenforschung an Festkörperelementen, Nanostrukturen und neuen Materialien mit überraschenden Eigenschaften treffen auf innovative Anwendungen.

Kern-, Teilchen-, Astrophysik

Ziel der Forschung ist das Verständnis unserer Welt auf subatomarem Niveau, von den Atomkernen im Zentrum der Atome bis hin zu den elementarsten Bausteinen unserer Welt.

Biophysik

Biologische Systeme, vom Protein bis hin zu lebenden Zellen und deren Verbänden, gehorchen physikalischen Prinzipien. Unser Forschungsbereich Biophysik ist deutschlandweit einer der größten Zusammenschlüsse in diesem Bereich.