Untersuchung des lokalen elektrochemischen Potentials an der Oberfläche eines stromtragenden topologischen Isolators

• Antragsteller: Dr. Christian A. Bobisch
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 259199719

In diesem Projekt soll der elektronische Transport an der Oberfläche topologischer Isolatoren (TI) mittels Rastertunnelpotentiometrie (STP) mit hoher räumlicher Auflösung untersucht werden. Wenn ein lateraler Strom durch eine Oberflächenstruktur fließt, kann das elektrochemische Potential µec an lokalen Defekten durch Streuung gestört werden. Aus der Analyse von µec in unmittelbarer Umgebung der Defekte erhält man Information über die zugrunde liegenden Streuprozesse, z.B. welche Streukanäle aufgrund der Topologie beitragen. Mit Hilfe eines Mehrspitzen-Rastertunnelmikroskops soll der Einfluss von Oberflächendefekten wie Stufenkanten, Domänengrenzen, Punktdefekten, Adsorbaten usw. auf µec mittels STP untersucht werden. Die STP-Messungen sollen sowohl an Volumen TI-Proben als auch an dünnen epitaktischen TI Filmen auf schlecht leitenden Substraten (Silizium) durchgeführt werden. Die Volumenproben (Bi2Se3 and Bi2Te3) werden kommerziell erworben, während die dünnen epitaktischen Filme vor Ort in-situ direkt vor den Potentiometriemessungen präpariert werden. Die Ergebnisse zur Variation von µec in der Nähe magnetischer und nicht-magnetischer Defekte werden ein umfassendes Bild über die Streuprozesse an der Oberfläche von TIs ergeben. Aus dem Vergleich der Daten zu Dünnschichtproben und Volumenproben von TIs werden wichtige Hinweise für hierauf basierende Bauelemente auf Trägersubstraten erwartet.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: USA
• Beteiligte Personen: Professor Wilson Ho, Ph.D.; Professor Dr. Rolf Möller; Professor Dr. Hermann Nienhaus