Molekularstrahlepitaxie von dreidimensionalen und neuartigen zweidimensionalen topologischen Isolatoren

• Antragsteller: Dr. Gregor Mussler
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 237567671

In diesem Projekt geht es um die Weiterentwicklung des Wachstums der bisher realisierten TI-Materialien Wir können bereits mittels Molekularstrahlepitaxie (MBE) dünne TI-Filme Bi2Te3, Bi2Se3 und Sb2Te3 sowie (Bi,Sb)2Te3-Legierungen und Bi2Te3/Sb2Te3-Heterostrukturen realisieren. Darüber hinaus haben wir kürzlich freischwebende TI-Schichten, d.h. TI-Schichten ohne darunterliegendes Substrat, selektiv auf Si/SiO2 Substraten durch das MBE-Wachstum realisiert. In naher Zukunft möchten wir diese freischwebenden TI-Schichten bezüglich Transport-, Nano-ARPES- und in-situ STM-Experimenten hinsichtlich des Einflusses des Substrates auf die Kristalleigenschaften der TI-Filme, insbesondere die Minimierung von Kristalldefekten, studieren. Wir erwarten eine deutliche Verringerung der Ladungsträgerkonzentrationen und eine Erhöhung der Beweglichkeiten. Ein weiterer Schwerpunkt des Projekts ist die Realisierung und Charakterisierung topologischen Isolatoren / Supraleiter- Systemen durch das in-situ MBE-Wachstum von Aluminium auf die Oberflächen der TI-Proben mit Hilfe von µm-Schattenmasken. Diese Proben werden daran anschließend mittels Transportexperimenten in Hinblick auf die Detektion von Majorana-Fermionen studiert. Des Weiteren planen wir die in-situ und ex-situ Deposition von ferromagnetischen Filmen auf die TI-Proben im Kontext, spin-polarisierten Transport durch unsere Projektpartner im Rahmen des SPP1666 zu untersuchen. Ein weiteres wichtiges Ziel dieses Projekts ist das MBE-Wachstum neuartiger zweidimensionaler TI-Materialien, wie zum Beispiel Stanen, Germanen und Wismut (110)-Bi-Lagen. Diese Proben werden vakuumkoffer-transferiert durch unsere Projektpartner mittels ARPES und STM untersucht.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1666: Topologische Isolatoren: Materialien - grundlegende Eigenschaften - Strukturen für Bauelemente
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Thomas Schäpers