Wechselspiel zwischen phononischen Eigenschaften und winkelaufgelöster Photoemission

• Antragsteller: Professor Dr. Hubert Ebert
• Fachliche Zuordnung: Theoretische Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 175001431

• Erstellungsjahr: 2016

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Im Rahmen des Projektes ist es gelungen, die Anwendung des Einschrittmodells auf zwei wichtige Themengebiete auszuweiten. Durch Berücksichtigung der Elektron-Phonon-Wechselwirkung über die entsprechende Selbstenergie wurde eine entsprechende Renormierung der elektronischen Green-Funktion erreicht, die direkt als Grundlage bei Photoemissionsrechnungen eingesetzt werden kann. Durch die Entwicklung des Alloy Analogy Models ist es gelungen, eine sehr leistungsfähige Grundlage für eine quantitative Berücksichtigung thermischer Einflüsse auf spektroskopische und Antwortgrößen zu schaffen. Dies gilt sowohl für thermische Gitterschwingungen als auch für Spinfluktuationen. Im vorliegenden Projekt stand zunächst die Photoemission unmagnetischer Materialien im Vordergrund, für die in zwangloser Weise mit zunehmender Temperatur Bandstruktur- zum Zustandsdichteverhalten gezeigt werden konnte. Rechnungen zur temperaturabhängigen Leitfähigkeit belegten die quantitative Aussagekraft des Verfahrens. Auf der Grundlage dieser Arbeiten erfolgte eine Einbindung von thermischen Spinfluktuationen und eine Ausweitung auf andere spektroskopische Eigenschaften wie die magnetische EXAFS und Responsegrößen wie die elektrische oder die Spin-Leitfähigkeit. Vor kurzem wurden die notwendigen Entwicklugen durchgeführt um die Berücksichtigung der thermischen Spinfluktuationen auf der Grundlage des relativistischen Disordered Local Moment (RDLM) Modells geschlossen in die Elektronenstrukturrechnungen einzubinden. Erste Ergebnisse liegen inzwischen auch für entsprechende ladungsselbstkonstistente Rechnungen vor. Für die Leitfähigkeit wurden in Falle von Ni, dessen Moment im Gegensatz zu Fe und Co thermisch nicht stabil ist, bereits deutliche Verbesserungen erzielt. Entsprechende Arbeiten laufen inzwischen auch im Zusammenhang mit der winkelaufgelösten Photoemission. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass alle gesteckten Ziele des Projektes erreicht wurden, was durch die verschiedenen Publikationen dokumentiert wird. Darüber hinaus kann man festhalten, dass das eingeführte Alloy Analogy Modell sich als extrem erfolgreich erwiesen hat. Das Modell konnte stetig ausgebaut werden und hat sich bzgl. seiner Anwendung bereits jetzt in vielen Bereichen bewährt.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Correlation effects in magnetic materials: An ab initio investigation on electronic structure and spectroscopy. J. Electron. Spectrosc. Relat. Phenom. 189, 129 (2013)
  J. Minár, J. Braun und H. Ebert
  
• Exploring the XPS limit in soft and hard x-ray angle-resolved photoemission using a temperature-dependent one-step theory. Phys. Rev. B 88, 205409 (2013)
  J. Braun, J. Minár, S. Mankovsky, V. N. Strocov, N. B. Brookes, L. Plucinski, C. M. Schneider, C. S. Fadley und H. Ebert
  
• Identifying the Electronic Character and Role of the Mn States in the Valence Band of (Ga,Mn)As. Phys. Rev. Lett. 111, 097201 (2013)
  J. Fujii, B. R. Salles, M. Sperl, S. Ueda, M. Kobata, K. Kobayashi, Y. Yamashita, P. Torelli, M. Utz, C. S. Fadley, A. X. Gray, J. Braun, H. Ebert, I. Di Marco, O. Eriksson, P. Thunström, G. H. Fecher, H. Stryhanyuk, E. Ikenaga, J. Minár, C. H. Back, G. van der Laan und G. Panaccione
  
• Recent developments in the theory of HARPES. J. Electron. Spectrosc. Relat. Phenom. 190(Part B), 159 (2013)
  J. Minár, J. Braun und H. Ebert
  
• Reversal of the Circular Dichroism in Angle-Resolved Photoemission from Bi2Te3. Phys. Rev. Lett. 110, 216801 (2013)
  M. R. Scholz, J. Sánchez-Barriga, J. Braun, D. Marchenko, A. Varykhalov, M. Lindroos, Y. J. Wang, H. Lin, A. Bansil, J. Minár, H. Ebert, A. Volykhov, L. V. Yashina und O. Rader
  
• Exceptional behavior of d-like surface resonances on W(110): the one-step model in its density matrix formulation. New Journal of Physics 16(1), 015005 (2014)
  J. Braun, K. Miyamoto, A. Kimura, T. Okuda, M. Donath, H. Ebert und J. Minár
  
• Connection of a Topological Surface State with the Bulk Continuum in Sb2Te3(0001). Phys. Rev. Lett. 114, 066802 (2015)
  C. Seibel, H. Bentmann, J. Braun, J. Minár, H. Maaß, K. Sakamoto, M. Arita, K. Shimada, H. Ebert und F. Reinert
  
• Monitoring surface resonances on Co2 MnSi(100) by spin-resolved photoelectron spectroscopy. Phys. Rev. B 91, 195128 (2015)
  J. Braun, M. Jourdan, A. Kronenberg, S. Chadov, B. Balke, M. Kolbe, A. Gloskovskii, H. J. Elmers, G. Schönhense, C. Felser, M. Kläui, H. Ebert und J. Minár
  
• The Rashba-split surface state of Sb2Te3(0001) and its interaction with bulk states. Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena 201, 110 (2015)
  C. Seibel, H. Maaß, H. Bentmann, J. Braun, J. Minár, K. Sakamoto, K. Shimada, H. Ebert und F. Reinert
  
• Hard X-ray Photoelectron Spectroscopy: Recent development in the theory of HARPES. Springer Series in Surface Science (2016)
  J. Braun, H. Ebert, und J. Minár