Realisierung von Magnetfeldsensoren mit Hilfe von spintronischen Strömen für höchste Genauigkeit

Magnetwiderstandssensoren sind kostengünstige Lösungen für verschiedene Industrie- und Verbraucheranwendungen, einschließlich neu entstehender Bereiche wie Internet-of-Things (IoT) und künstliche Intelligenz. Diese Sensorelemente beruhen auf dem AMR-, GMR- oder TMR-Effekt. Ziel von SenseTronic ist die Weiterentwicklung dieser Sensoren zu höchstgenauen Magnetfeldsensoren mit Hilfe von Spinströmen.

Eine wichtige Kenngröße jedes Sensorelements ist der sogenannte Offsetfehler oder Nullpunktfehler. Der Offsetfehler ist aktuell der dominante Effekt, welcher die Messungenauigkeit zum Beispiel bei Positionsbestimmungen limitiert. Das Projekt SenseTronic strebt eine Reduktion des Offsets an, um im Idealfall ein Nullsignal zu erreichen. Dazu sollen Sensoren entwickelt werden, die über Spinströme manipuliert werden können.

Jüngste Forschungen zeigen, dass die Spin-Bahn-Wechselwirkung in Schwermetallen wie Platin, Tantal oder Wolfram einen Spin-Hall-Effekt oder ein Spin-Bahn-Drehmoment bewirken kann. Solche Spinströme bzw. Spinakkumulationen an den Grenzflächen dünner Schichten können dazu genutzt werden, Drehmomente auf eine angrenzende magnetische Schicht auszuüben. Firmenpartner in diesem Projekt ist Infineon AG. Weitere Forschungspartner sind Uni Wien und JGU Mainz.