Kontrollierte Ladungs- und Spin-Ströme in Oberflächenzuständen eines topologischen Isolators

• Antragsteller: Professor Dr. Hartmut Buhmann
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 237596888

Dieses Projekt beschäftigt sich mit den fundamentalen Eigenschaften des Oberflächentransports eines topologischen Isolators (TI). Während der ersten Förderperiode dieses Projekts spielte die lithographische Herstellung eine dominante Rolle, da elektrostatisch reine Oberflächen eine Grundvoraussetzung zur Untersuchung des Transports in einem TI-System sind. Für die zweite Förderperiode stehen nun Proben sehr hoher Qualität zur Verfügung und angepasste lithographische Verfahren erlauben uns die Herstellung von Bauelementen, die einen ungestörten Oberflächentransport aufweisen. In diesem Projekt setzen wir die Untersuchung des Transports in helikalen Randzuständen eines 2D TIs fort und richten diese im Speziellen auf die Stabilität gegenüber Verunreinigungs-, Phononen- und Elektron-Elektron-Streuung, die durch künstliche Streupotentiale, externe Magnetfelder und Temperatur erzeugt werden. Darüber hinaus eröffnet sich durch die Verfügbarkeit qualitativ hochwertiger 3D TI-Proben und Herstellungstechnologien die Möglichkeit, die fundamentalen Transporteigenschaften Spin-Impuls-gekoppelter 2D Dirac-Elektronen zu erforschen. Beide Teile zielen dabei auf die Verwirklichung von Bauelement-Konzepten für spintronische Anwendungen, ein Ziel, dass seit langem verfolgt wird, dem aber bisher nur wenig Erfolg beschieden war. Dieses Ziel erhält mit diesem Projekt eine neue, realistische Perspektive.

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