Kurzfassung
Den Elektronenspin als weiteren Freiheitsgrad in elektronischen Bauteilen einzusetzen, ist heutzutage gängige Praxis. In dieser Arbeit werden laterale ganzmetallische mesoskopische Spinventile verwendet, die aus zwei ferromagnetischen Elektroden und einem sie verbindenden paramagnetischen Kanal bestehen. Untersucht werden die spinabhängige nichtlokale Injektion, der Transport und die Detektion. Mithilfe von Transportmessungen und optischen Bildgebungstechniken werden die Prozesse experimentell analysiert. Beiträge zum nichtlokalen Magnetwiderstand dieser lateralen Spinventile werden anhand der experimentellen Ergebnisse diskutiert. Im Rahmen einer theoretischen Beschreibung mit Spindiffusion, Spinrelaxation und Spinpräzession wird die Integration von Tunnelbarrieren in Spinventile, die Einflüsse geometrischer Eigenschaften und die Auswirkungen unterschiedlicher Materialien als paramagnetischer Kanal untersucht. Aus dem Vergleich der Spinpräzessionsmessungen und der Spinventileffektmessungen mit der spinabhängigen Diffusionstheorie erhält man die Spinrelaxationslänge, die Spinrelaxationszeit und die Spinpolarization des Tunnelstroms bei einer Temperatur von 2 K. Magnetische Transmissionsröntgenmikroskopie wird dazu eingesetzt die injizierte Spinanhäufung im Kupfer bildlich zu untersuchen. Als ein Ergebnis wird die Optimierung des Meßaufbaus und der Auswertungsprozedur dargestellt.
Electronic devices using the spin as a further degree of freedom are currently widely used. In this thesis lateral all-metal mesosocopic spin valves consisting of two ferromagnetic electrodes and an interconnecting paramagnetic channel are investigated to observe the nonlocal spin-dependent injection, transport and detection. These processes are determined experimentally with transport measurements and optical imaging techniques. Contributions to the nonlocal magnetoresistance of such lateral spin valves are discussed. The incorporation of tunnel barriers into spin valves, the influences of geometric properties and the influences of different materials for the paramagnetic channels is understood in the framework of a diffusive theoretical description which includes spin diffusion, spin relaxation, and spin precession. Comparison of the spin-valve effect and spin-precession measurements with the spin dependent theoretical description yields the spin-relaxation length, the spin-relaxation time, and spin polarization of the tunnel current for a temperature of 2 K. Magnetic transmission X-ray microscopy is used to determine the injected spin accumulation in copper. As a result the optimization of the measurement setup and analysis procedure is presented.