Mehrschichtsysteme mit Kombinationen aus Isolatoren, Halbleitern und Ferromagneten sind von großer Bedeutung für verschiedene elektrische Bauelemente wie spintronische Bauelemente. Insbesondere die Eigenschaften der Oberflächen und Grenzflächen zwischen den Trennschichten haben einen großen Einfluss auf physikalische Effekte, wie z.B. den Tunnel-Magneto-Widerstand (TMR) oder den Giant-Magneto-Widerstand (GMR).

Bei den so genannten magnetischen Tunnelübergängen (MTJ) handelt es sich um Bauelemente, die den TMR nutzen. Bei ihnen treten Elektronen zwischen zwei ferromagnetischen Elektroden durch eine dünne Isolierschicht je nach deren Magnetisierung hindurch. Dabei haben die Dicke der isolierenden Barriere sowie die Struktur der Schichten und Grenzflächen großen Einfluss auf den TMR-Effekt. Nicht nur die strukturellen, sondern auch die chemischen und magnetischen Eigenschaften sind von aktuellem Interesse in der vielfältigen Forschung.

Günstige Materialien für MTJ-Bauelemente sind Magnesiumoxid (MgO) als Isolator mit großer Bandlücke, Eisen (Fe) oder Kobalt (Co) als ferromagnetische Komponente und Galliumarsenid (GaAs) als Halbleiter aufgrund der Möglichkeit der Bandlückenvariation und seiner hohen Elektronendurchgangsfrequenz.

Beide Systeme wurden im Hinblick auf die Strukturbestimmung und die Untersuchung der elektronischen, chemischen und magnetischen Eigenschaften eingehend untersucht.