DE102008046920A1

DE102008046920A1 - Neue Materialien mit hoher Spinpolarisation

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Publication number: DE102008046920A1
Application number: DE102008046920A
Authority: DE
Inventors: Claudia Prof.Dr. Felser; Xuefang Dr. Dai; Frederick Dr. Casper; Günter Prof.Dr. Reiss
Original assignee: Johannes Gutenberg Universitaet Mainz
Current assignee: Western Digital Technologies Inc
Priority date: 2008-09-12
Filing date: 2008-09-12
Publication date: 2010-03-25
Also published as: DE102008046920A8

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft neuartige Schichtsysteme auf Basis von HMF/Halbleiter-Hybriden, die eine hohe Spinpolarisation und hohe TMR oder CPP-GMR-Effekte aufweisen, sowie neue anorganische, intermetallische Verbindungen mit halbleitenden Eigenschaften.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft neuartige Schichtsysteme auf Basis von HMF/Halbleiter-Hybriden, die eine hohe Spinpolarisation und hohe TMR oder CPP-GMR-Effekte aufweisen, sowie neue anorganische, intermetallische Verbindungen mit halbleitenden Eigenschaften.
Es ist anzunehmen, daß die nächste Generation von elektronischen Bauelementen von Technologien profitieren wird, die den Freiheitsgrad des Elektronenspins kontrollieren. Diese sogenannte „Spintronik”-Technologie benötigt Elektronenquellen mit höchstmöglicher Spinpolarisation. Materialien mit hoher Spinpolarisation sind deswegen von großem Interesse, vor allem ihre Einsetzbarkeit in Magnetwiderstandselementen (Elemente mit giant magnetoresistance(GMR)-Effekt oder tunneling-magnetoresistance(TMR)-Effekt). Sogenannte halbmetallische Ferromagnete (Half-metallic ferromagnets; HFMs) zeigen metallische Leitfähigkeit für eine Spinrichtung und eine Bandlücke in der anderen. Deswegen können sie als Spinfilter in solchen Bauelementen verwendet werden und führen zu riesigen Magnetwiderstandeffekten. Auf Grund ihrer Einsetzbarkeit in TMR- und GMR-Elementen sind HMFs sehr stark untersucht worden.
Der erste HMF, NiMnSb, wurde 1983 entdeckt (R. A. de Groot, F. M. Mueller, P. G. van Engen, und K. H. J. Buschow, Phys. Rev. Lett. 50, 2024 (1983)). Anschließend wurden die Studien auf andere halb-metallische Systeme ausgeweitet, wie z. B. CrO₂ (K. Schwarz, J. Phys. F: Met. Phys. 16, L211 (1986)) und Sr₂FeMoO₆ (K. L. Kobayashi, T. Kimura, H. Saweda, K. Terakura, und Y. Tokurs, Nature, 395, 677 (1998)). Die meisten Untersuchungen von HFMs wurden allerdings in der Serie der Heusler Verbindungen (F. Heusler, W. Starck, und E. Haupt, Verh. Dtsch. Phys. Ges. 5, 220 (1903)) gemacht. Es ist allgemein bekannt, das für eine Reihe von Heusler Verbindungen halb-metallisches Verhalten auf Grund von first-principle Berechnungen vorausgesagt wurde, z. B. für Co₂MnZ (Z = Si, Ga, Ge, Sn) (J. Kübler, A. R. Williams, und C. Sommers, Phys. Rev. B 28, 1745 (1983)), Mn₂VZ (Z = Al, Ga, Si) (R. Weht und W. E. Pickett, Phys. Rev. B 60, 13006 (1999)), XMnSb (X = Ni, Co. etc.) (I. Galanakis, P. H. Dederichs, and N. Papanikolaou, Phys. Rev. B 66, 134428 (2002)), Co₂FeSi (Claudia Felser, J. Phys., D: Appl. Phys. 40 (2007)) und Mn₂CoZ (Z = Al, Ga, In, Si, Ge, Sn, Sb) (G. D. Liu, X. F. Dai, H. Y. Liu, J. L. Chen, Y. X Li, Gang Xiao, and G. H. Wu, Phys. Rev. B 77, 014424 (2008)).
Es wurde gezeigt, daß dünne Filme von Heuslerverbindungen in elektronischen Bauteilen verwendet werden können. Beispielsweise wurden dünne Filme von CoCrFeAl, CoMnAl und CoMnSi Heuslerverbindungen als Elektrode von sogenannten Magnetic Tunnel Junction (MTJ) verwendet, was zu einem großen TMR führte (P. J. Brown, K. U. Neumann, P. J. Webster, und K. R. A. Ziebeck, J. Phys.: Condens. Matter 12, 1827 (2000), J. Schmalhorst, S. Kämmerer, M. Sacher, G. Reiss, A. Hütten, und A. Scholl, Phys. Rev. B 70, 024426 (2004)). Eine nichtmagnetische Abstandsschicht zwischen HFM Schichten kann einen hohen TMR oder CPP-GMR erzeugen (T. Ambrose, J. J. Krebs, und G. A. Prinz, J. Appl. Phys., 89, 7522 (2001), K. Yakushiji, K. Saito, S. Mitani, K. Takanashi, Y. K. Takahashi und K. Hono, Appl. Phys. Lett. 88, 222504 (2006)).
In jüngster Zeit gibt es ein starkes Interesse an dünnen HMF-Filmen auf Halbleiterfilmen. Solche Strukturen werden oft als HMF/Halbleiter-Hybrid bezeichnet, was die Kombination der beiden Materialien in einem Bauteil verdeutlicht. Beide Materialien haben ihre eigene Funktion. Die zu 100% spinpolarisierten Elektronen aus dem HMF können in den Halbleiter durch die Grenzfläche injiziert werden. Durch diese Kombination kann es zu großen TMR oder CPP-GMR (current perpendicular to plane giant magnetoresistance) Effekten kommen. Des Weiteren können magnetooptische Effekte in Magnet/Halbleiter-Hybriden ausgenutzt werden, die für optoelektronische Anwendungen interessant sind. HMF/Halbleiter-Hybride sind schon eingängig untersucht worden, z. B. NiMnSb/CdS, NiMnSb/InP (J. J. Atterna, G. A. de Wijs und R. A. de Groot, J. Phys. D: Appl. Phys. 39 (2006) 793–796). Allerdings gibt es in diesen Kombinationen eine große Differenz der Kristallgitterparameter an der Grenzfläche der HMF und der Halbleiterschicht. Auch kann es zu Atomanordnungsfehlern kommen. Durch beide Effekte wird das HMF Verhalten zerstört.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, neue Materialien mit hohen TMR oder CPP-GMR-Effekten unter Vermeidung vorstehender Nachteile bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen gekennzeichneten Ausführungsformen gelöst.
Insbesondere wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Schichtsystem auf Basis eines HMF/Halbleiter-Hybrids bereitgestellt, umfassend, in alternierender Anordnung, jeweils eine oder mehrere Schichten (a) eines halbmetallischen Ferromagnets mit Heuslerstruktur des Typs X₂YZ oder des Typs XYZ und (b) einer halbleitenden Verbindung mit Heuslerstruktur des Typs XYZ oder XYNZ unter Bildung eines mX₂YZ/nXYNZ oder mXYZ/nXYNZ oder mX₂YZ/nXYZ-Schichtsystems, wobei
X und Y jeweils unterschiedliche Übergangsmetallelemente der Gruppe T2 sind,
Z ein Element aus der B-Untergruppe ist, und
N ein nicht-ferromagnetisches Übergangsmetall der Gruppe T2, unterschiedlich von X und Y, ist,
wobei X, Y bzw. Z in den jeweiligen ferromagnetischen bzw. halbleitenden Schichten auch jeweils voneinander verschieden sein können, und m und n jeweils unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 1 bis 50, vorzugsweise jeweils 1, 2 oder 3 sind.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das erfindungsgemäße HMF/Halbleiter-Hybrid-Schichtsystem eine oder mehrere Schichten eines halbmetallischen Ferromagnets mit Heuslerstruktur des Typs X₂YZ.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das erfindungsgemäße HMF/Halbleiter-Hybrid-Schichtsystem jeweils eine oder mehrere Schichten (a) eines halbmetallischen Ferromagnets mit Heuslerstruktur des Typs X₂YZ und (b) einer halbleitenden Verbindung mit Heuslerstruktur des Typs XYNZ unter Bildung eines mX₂YZ/nXYNZ-Schichtsystems.
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind X und Y unabhängig voneinander vorzugsweise aus Co, Mn oder Fe ausgewählt. Z ist vorzugsweise aus Si, Ge, Sn oder Al ausgewählt. Insbesondere können die eine oder mehreren HMF-Schichten aus CoMnTiSi, CoMnTiGe, CoMnTiSn, CoFeTiAl oder CoMnTiAl ausgewählt sein.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind nichtstöchiometrische Verbindungen mit halbleitenden Eigenschaften gemäß der Formel X_sY_tN_uZ_v, wobei
X und Y jeweils unterschiedliche Übergangsmetallelemente der Gruppe T2 sind,
Z ein Element aus der B-Untergruppe ist, und
N ein nicht-ferromagnetisches Übergangsmetall der Gruppe T2, unterschiedlich von X und Y, ist, und
0 < s < 2, 0 < t < 2, 0 < u < 2, 0 < v < 2 und s + t + u + v = 4, mit der Maßgabe, daß s, t, u und v nicht gleichzeitig 1 sind.
Als eine solche erfindungsgemäße nichtstöchiometrische Verbindung mit halbleitenden Eigenschaften kann hier beispielhaft CoTi_0,9Zr_0,1Sb. angeführt werden.
Noch ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft Schichtsysteme auf Basis von HMF/Halbleiter-Hybriden, umfassend, in alternierender Anordnung, jeweils eine oder mehrere Schichten (a) eines halbmetallischen Ferromagnets mit Heuslerstruktur des Typs X₂YZ oder des Typs XYZ und (b) einer halbleitenden nichtstöchiometrischen Verbindung X_sY_tN_uZ_v, wie vorstehend definiert, unter Bildung von mX₂YZ/nX_sY_tN_uZ_v oder mXYZ/nX_sY_tN_uZ_v Schichtsystemen,
wobei X, Y, N, Z wie vorstehend definiert sind und X, Y bzw. Z in den jeweiligen ferromagnetischen bzw. halbleitenden Schichten auch jeweils voneinander verschieden sein können, und m und n jeweils unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 1 bis 50, vorzugsweise jeweils 1, 2 oder 3, sind.
Die erfindungsgemäßen Schichtsysteme können beispielsweise mittels entsprechenden Sputter-Verfahren, wie sie einem Fachmann bekannt sind, hergestellt werden, wobei die Schichten nacheinander auf das Target aufgetragen werden. Die Schichtdicke der einzelnen Schichten entspricht jeweils einer Atomlage.
Die Figuren zeigen:
1 zeigt das Strukturmodell (a) der ternären Heuslerverbindung X₂YZ und (b) der quaternären Verbindung XYNZ vom LiMgPdSb-Typ;
2 zeigt die DOS (Zustandsdichtefunktion) von Co₂MnSi (Heusler-Struktur);
3 zeigt die DOS (Zustandsdichtefunktion) der quaternären Verbindung CoMnTiSi (LiMgPdSb-Struktur);
4 zeigt die Überstruktur der Co₂MnSi/CoMnTiSi-Kombination;
5 zeigt die DOS (Zustandsdichtefunktion) der Co₂MnSi/CoMnTiSi-Überstruktur;
6 zeigt die Überstruktur der Co₂MnSi/2CoMnTiSi-Kombination;
7 zeigt die DOS (Zustandsdichtefunktion) der Co₂MnSi/2CoMnTiSi-Überstruktur;
8 zeigt die DOS (Zustandsdichtefunktion) der 2Co₂MnSi/3CoMnTiSi-Überstruktur;
9 zeigt die DOS (Zustandsdichtefunktion) der Co₂MnGe/CoMnTiGe-Überstruktur;
10 zeigt die DOS (Zustandsdichtefunktion) der Co₂MnSn/CoMnTiSn-Kombination;
11 zeigt die DOS (Zustandsdichtefunktion) der Co₂FeAl/CoFeTiAl-Kombination; und
12 zeigt die DOS (Zustandsdichtefunktion) der Co₂MnAl/CoMnTiAl-Kombination.
Um große TMR und CPP-GMR Effekte zu erhalten, ist es besonders wichtig, eine gute Zwischenschicht zwischen den HMF-Schichten zu finden. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird bei den HMFs mit Heuslerstruktur die Zwischenschicht aus einer halbleitenden Schicht auch mit Heuslerstruktur vorgesehen. Dadurch hat man zwei Materialien mit ähnlichen Gitterkonstanten, die so gut aufeinander passen, was wie oben erwähnt, die Voraussetzung für große GMR und TMR-Effekte ist.
Unter alternierender Anordnung wird dabei die abwechselnde Anordnung einer Schicht von (a) HMF-Schicht und (b) Halbleiterschicht verstanden. Die Gesamtanordnung des erfindungsgemäßen Schichtsystems kann beispielsweise a/b, a/b/a, a/b/a/b/a oder b/a/b/a/b sein.
Heusler und halb-Heusler Verbindungen sind intermetallische Verbindungen mit der Zusammensetzung X₂YZ und XYZ. Sie kristallieren in der Cu₂MnAl, Cu₂HgSn und AlLiSi Struktur (Pearson's Handbook of Crystallographic Data für Intermetallic Phases, ASM International, The Materials Society, 1991). Unter intermetallischen Verbindungen werden Verbindungen

1. zwischen zwei oder mehr echten Metallen (T1 und T2),
2. zwischen einem oder mehreren echten Metallen und einem oder mehreren Metallen der B-Untergruppe oder
3. zwischen zwei oder mehr Metallen der B-Untergruppe

R. C. Evans (Einführung in die Kristallchemie, Walter de Gruyter Verlag Berlin, New York 1976, S. 276)

Sn kann dabei sowohl der Untergruppe B1 als auch B2 zugerechnet werden.
Die Metalle der Lanthan- und Actinumreihe gehören zur Klasse T2. Die vorstehende Tabelle ist für die Definitionen des Gegenstand der vorliegenden Erfindung alleinig maßgeblich. So kann Z aus Al, Ga, In, Tl, Si, Ge, Sn, Pb, As, Sb, Bi, S, Se, Te, Po, Zn, Cd oder Hg ausgewählt sein, d. h. einem Element der B-Untergruppe.
Die kubische Struktur des AlLiSi Typs zeichnet sich durch drei penetrierende fcc-Gitter aus, diejenige von Cu₂MnAl durch vier fcc-Gitter. Wie bereits vorstehend ausgeführt, sind X und Y Übergangsmetallelemente (T2 in der vorstehenden Tabelle) und Z ein Element aus der B-Untergruppe. Die Notation ist dieselbe für die nicht-stöichiometrischen X_sY_tN_uZ_v Verbindungen (N ist ein nicht-ferromagnetisches Übergangsmetall (T2)) gemäß der vorliegenden Erfindung.
Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind neue Hybrid-Materialien, aufgebaut aus mindestens einem HMF und mindestens einem Halbleiter. Die Eigenschaften dieser Hybridmaterialien können auch durch Bandstrukturrechnungen vorausgesagt werden. Die Summenformel dieser Materialien kann wie folgt beschrieben werden: X₂YZ bzw. XYZ bzw. XYNZ.
X₂YZ und XYZ sind hierbei Heuslerverbindungen, die halbmetallische Eigenschaften aufweisen. Eine diesbezügliche Struktur ist in 1(a) gezeigt. Ersetzt man ein Atom X in der X₂YZ Formel mit einem N Atom (nicht magnetisches Übergangsmetall, z. B. Ti, V, Cr, Sc, etc.), erhält man die quaternären XYNZ Verbindungen in der Raumgruppe F-43m. Der Prototyp dieser Struktur ist LiMgPdSb. Dessen Struktur ist in 1(b) gezeigt. Als Beispiele sind in 2 bzw. 3 die Zustandsdichten des HMF Co₂MnSi und des halbleitenden CoMnTiSi gezeigt.
Die Kombination von HMF-Schichten mit Halbleiter-Schichten kann auch berechnet werden. Aufgrund der Zustandsdichtefunktion (DOS – „density of state”) kann man das halb-metallische Verhalten sehen. Aus der Analyse der partiellen Zustandsdichtefunktionen (DOS) kann man das halb-metallische Verhalten der HMF-Schichten und das halbleitende Verhalten der Halbleiterschichten erhalten. Da die Struktur der Schichten gleich ist und die Gitterkonstanten sich kaum unterscheiden, passen die Schichten gut aufeinander. Aus einer Geometrieoptimisierung der Schichten wird ein Gittermißverhältnis von 1,8% erhalten. Zusätzlich haben Co₂MnZ (Z = Si, Ge, Al, Ga, etc.) HMF hohe Curie-Temperaturen (K. Yakushiji, K. Saito, S. Mitani, und K. Takanashi, Y. K. Takahashi und K. Hono, Appl. Phys. Lett. 88, 222504 (2006)), wodurch hohe GMR und TMR Effekte auch bei hohen Temperaturen zu erwarten sind.
Die XYZ Struktur (AlLiSi Struktur) kann aus den anderen beiden Strukturen durch einen Gitterleerplatz (X₂YZ mit einer Leerstelle auf der X Position bzw. aus XYNZ mit N als Leerstelle) abgeleitet werden.
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden beispielhaft näher erläutert, ohne jedoch dadurch beschränkt zu sein.
Beispiele
Beispiel 1:
Die Kombination einer Schicht Co₂MnSi im Wechsel mit einer Schicht CoMnTiSi, also eine Co₂MnSi/CoMnTiSi Überstruktur mit der Raumgruppe Pmm2 (die Struktur, die für die Berechnung genommen wurde, zeigt 4) ist zu 100% spinpolarisiert, und zwar mit einem magnetischen Moment von 10,00147 μ_B. Die Zustandsdichtefunktion (DOS) ist in 5 gezeigt.
Beispiel 2:
Die Kombination einer Schicht Co₂MnSi im Wechsel mit zwei Schichten CoMnTiSi, also eine Co₂MnSi/2CoMnTiSi Überstruktur, die auch die Raumgruppe Pmm2 zeigt (die Struktur, die für die Berechnung genommen wurde, zeigt 6), ist zu 100% spinpolarisiert, und zwar mit einem magnetischen Moment von 10,00093 μ_B. Die Zustandsdichtefunktion (DOS) ist in 7 gezeigt.
Beispiel 3:
Die Kombination zweier Schichten Co₂MnSi im Wechsel mit drei Schichten CoMnTiSi, also eine 2Co₂MnSi/3CoMnTiSi Überstruktur (diese Überstruktur erhält man durch Einführen einer zusätzlichen Schicht Co₂MnSi in die HMF Schicht und einer Schicht CoMnTiSi in die Halbleiterschicht der Überstruktur Co₂MnSi/2CoMnTiSi, vgl. 6) ist zu 100% spinpolarisiert, und zwar mit einem magnetischen Moment von 20,0241 μ_B. Die Zustandsdichtefunktion (DOS) ist in 8 gezeigt.
Beispiel 4:
Die Kombination einer Schicht Co₂MnGe im Wechsel mit einer Schicht CoMnTiGe, also eine Co₂MnGe/CoMnTiGe Überstruktur (Austausch von Ge für Si in 4 führt zu dieser Überstruktur) ist zu 100% spinpolarisiert, und zwar mit einem magnetischen Moment von 10,00084 μ_B. Die Zustandsdichtefunktion (DOS) ist in 9 gezeigt.
Beispiel 5:
Die Kombination einer Schicht Co₂MnSn im Wechsel mit einer Schicht CoMnTiSn, also eine Co₂MnSn/CoMnTiSn Überstruktur (Austausch von Sn für Si in 4 führt zu dieser Überstruktur) ist zu 100% spinpolarisiert, und zwar mit einem magnetischen Moment von 10,02286 μ_B. Die Zustandsdichtefunktion (DOS) ist in 10 gezeigt.
Beispiel 6:
Die Kombination einer Schicht Co₂FeAl im Wechsel mit einer Schicht CoFeTiAl, also eine Co₂FeAl/CoFeTiAl Überstruktur (Austausch von Fe für Mn und Si in 4 führt zu dieser Überstruktur) ist zu 100% spinpolarisiert, und zwar mit einem magnetischen Moment von 9,99464 μ_B. Die Zustandsdichtefunktion (DOS) ist in 11 gezeigt.
Beispiel 7:
Die Kombination einer Schicht Co₂MnAl im Wechsel mit einer Schicht CoMnTiAl, also eine Co₂MnAl/CoMnTiAl Überstruktur (Austausch von Al für Si in 4 führt zu dieser Überstruktur) ist zu 100% spinpolarisiert, und zwar mit einem magnetischen Moment von 6,00989 μB. Die Zustandsdichtefunktion (DOS) ist in 12 gezeigt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

- R. A. de Groot, F. M. Mueller, P. G. van Engen, und K. H. J. Buschow, Phys. Rev. Lett. 50, 2024 (1983) [0003]
- K. Schwarz, J. Phys. F: Met. Phys. 16, L211 (1986) [0003]
- K. L. Kobayashi, T. Kimura, H. Saweda, K. Terakura, und Y. Tokurs, Nature, 395, 677 (1998) [0003]
- F. Heusler, W. Starck, und E. Haupt, Verh. Dtsch. Phys. Ges. 5, 220 (1903) [0003]
- J. Kübler, A. R. Williams, und C. Sommers, Phys. Rev. B 28, 1745 (1983) [0003]
- R. Weht und W. E. Pickett, Phys. Rev. B 60, 13006 (1999) [0003]
- I. Galanakis, P. H. Dederichs, and N. Papanikolaou, Phys. Rev. B 66, 134428 (2002) [0003]
- Claudia Felser, J. Phys., D: Appl. Phys. 40 (2007) [0003]
- G. D. Liu, X. F. Dai, H. Y. Liu, J. L. Chen, Y. X Li, Gang Xiao, and G. H. Wu, Phys. Rev. B 77, 014424 (2008) [0003]
- P. J. Brown, K. U. Neumann, P. J. Webster, und K. R. A. Ziebeck, J. Phys.: Condens. Matter 12, 1827 (2000) [0004]
- J. Schmalhorst, S. Kämmerer, M. Sacher, G. Reiss, A. Hütten, und A. Scholl, Phys. Rev. B 70, 024426 (2004) [0004]
- T. Ambrose, J. J. Krebs, und G. A. Prinz, J. Appl. Phys., 89, 7522 (2001) [0004]
- K. Yakushiji, K. Saito, S. Mitani, K. Takanashi, Y. K. Takahashi und K. Hono, Appl. Phys. Lett. 88, 222504 (2006) [0004]
- J. J. Atterna, G. A. de Wijs und R. A. de Groot, J. Phys. D: Appl. Phys. 39 (2006) 793–796 [0005]
- Pearson's Handbook of Crystallographic Data für Intermetallic Phases, ASM International, The Materials Society, 1991 [0031]
- R. C. Evans (Einführung in die Kristallchemie, Walter de Gruyter Verlag Berlin, New York 1976, S. 276) [0031]
- K. Yakushiji, K. Saito, S. Mitani, und K. Takanashi, Y. K. Takahashi und K. Hono, Appl. Phys. Lett. 88, 222504 (2006) [0037]

Claims

Schichtsystem auf Basis eines HMF/Halbleiter-Hybrids, umfassend, in alternierender Anordnung, jeweils eine oder mehrere Schichten (a) eines halbmetallischen Ferromagnets mit Heuslerstruktur des Typs X₂YZ oder des Typs XYZ und (b) einer halbleitenden Verbindung mit Heuslerstruktur des Typs XYZ oder XYNZ unter Bildung eines mX₂YZ/nXYNZ oder mXYZ/nXYNZ oder mX₂YZ/nXYZ-Schichtsystems, wobei X und Y jeweils unterschiedliche Übergangsmetallelemente der Gruppe T2 sind, Z ein Element aus der B-Untergruppe ist, und N ein nicht-ferromagnetisches Übergangsmetall der Gruppe T2, unterschiedlich von X und Y, ist, wobei X, Y bzw. Z in den jeweiligen ferromagnetischen bzw. halbleitenden Schichten auch jeweils voneinander verschieden sein können, und m und n jeweils unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 1 bis 50 sind.
Schichtsystem gemäß Anspruch 1, umfassend eine oder mehrere Schichten eines halbmetallischen Ferromagnets mit Heuslerstruktur des Typs X₂YZ.
Schichtsystem gemäß Anspruch 1 oder 2, umfassend jeweils eine oder mehrere Schichten (a) eines halbmetallischen Ferromagnets mit Heuslerstruktur des Typs X₂YZ und (b) einer halbleitenden Verbindung mit Heuslerstruktur des Typs XYNZ unter Bildung eines mX₂YZ/nXYNZ-Schichtsystems.
Schichtsystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, wobei X und Y unabhängig voneinander aus Co, Mn oder Fe ausgewählt ist.
Schichtsystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, wobei Z aus Si, Ge, Sn oder Al ausgewählt ist.
Schichtsystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, wobei die eine oder mehreren HMF-Schichten aus CoMnTiSi, CoMnTiGe, CoMnTiSn, CoFeTiAl oder CoMnTiAl ausgewählt sind.
Nichtstöchiometrische Verbindung mit halbleitenden Eigenschaften gemäß der Formel X_sY_tN_uZ_v, wobei X und Y jeweils unterschiedliche Übergangsmetallelemente der Gruppe T2 sind, Z ein Element aus der B-Untergruppe ist, und N ein nicht-ferromagnetisches Übergangsmetall der Gruppe T2, unterschiedlich von X und Y, ist, und 0 < s < 2, 0 < t < 2, 0 < u < 2, 0 < v < 2 und s + t + u + v = 4, mit der Maßgabe, daß s, t, u und v nicht gleichzeitig 1 sind.
Nichtstöchiometrische Verbindung gemäß Anspruch 7, welche ist: CoTi_0,9Zr_0,1Sb.
Schichtsystem auf Basis von HMF/Halbleiter-Hybriden, umfassend, in alternierender Anordnung, jeweils eine oder mehrere Schichten (a) eines halbmetallischen Ferromagnets mit Heuslerstruktur des Typs X₂YZ oder des Typs XYZ und (b) einer halbleitenden nichtstöchiometrischen Verbindung X_sY_tN_uZ_v gemäß Anspruch 7 oder 8 unter Bildung von mX₂YZ/nX_sY_tN_uZ_v oder mXYZ/nX_sY_tN_uZ_v Schichtsystemen, wobei X, Y, N, Z wie in Anspruch 5 definiert sind und X, Y bzw. Z in den jeweiligen ferromagnetischen bzw. halbleitenden Schichten auch jeweils voneinander verschieden sein können, und m und n jeweils unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 1 bis 50 ist.