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Projekt
Quasi-Teilchen Interferenz Oberflächen- und Volumen-dotierter topologischer Isolatoren und Weyl-Halbmetalle
Antragsteller
Professor Dr. Matthias Bode; Dr. Paolo Sessi
Fachliche Zuordnung
Experimentelle Physik der kondensierten Materie
Förderung
Förderung von 2013 bis 2021
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 237559088
Topologische Isolatoren (TIs) sind charakterisiert durch Dirac Fermionen, welche aufgrund ihrer Symmetrie topologisch geschützt sind und aufgrund der Spin-Bahn-Wechselwirkung eine helikale Spinstruktur aufweisen. Diese einzigartigen elektronischen Eigenschaften machen sie insbesondere für potentielle Anwendungen in zukünftigen Spintronik-Bauteilen attraktiv. Allerdings ist die Korrelation zwischen der spinaufgelösten Bandstruktur einerseits und den Streuereignissen und spezifischen Transporteigenschaften andererseits bisher nicht im Detail verstanden. In diesem Projekt werden wir unsere Untersuchungen magnetisch dotierter topologischer Halbleiter fortsetzen. Mittels spin-polarisierter Rastertunnelmikroskopie und -spektroskopie (STM/STS) werden wir die Mechanismen studieren, die zu in topologischen Isolatoren zur Ausbildung langreichweitig magnetischer Ordnung von Oberflächen-Dotieratomen führen. Weiterhin werden wir durch Röntgen-Zirkulardichroismus (XMCD) und Temperatur-abhängiger Rastersondenmikroskopie die elektronische Struktur magnetisch Volumen-dotierter topologischer Isolatoren untersuchen. Auch die Untersuchungen hybrider Grenzflächen zwischen organischen Molekülen und TI Oberflächen werden fortgesetzt werden. Diesen neuen Ansatz, den wir in der ersten Förderperiode entwickelt haben und der mittels selbstorganisierter molekularer Schichten eine kontrollierte magnetische Dotierung und eventuell gar deren Gating erlaubt, werden wir weiter verfolgen. Wir werden mittels Quasiteilcheninterferenz (QPI) und STS studieren, wie molekulare Schichten die elektronischen Eigenschaften von TIs beeinflussen. Wir werden mittels XMCD und spinsensitiver STM-Experimente kritisch überprüfen, ob molekulare Überstrukturen magnetisch ordnen, was für potentielle Anwendungen im Bereich der Spintronik von entscheidender Bedeutung sein könnte. In Kooperation mit Kollegen an den MPIs in Dresden (Yan, Felser) und Halle (Parkin) werden wir darüber hinaus die spinaufgelösten elektronischen Eigenschaften von Weyl-Halmetallen untersuchen, die im k-Raum Paare von Weyl-Punkten mit topologischen Monopolen aufweisen. Neben QPI und STS an reinen Weyl-Oberflächen werden insbesondere magnetisch dotierte Oberflächen im Zentrum des Interesses stehen.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
