Suche nach Zeitumkehrsymmetrie-brechenden Zuständen in Mehrband-Supraleitern

• Antragsteller: Dr. Vadim Grinenko, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 273420190

Magnetismus und Supraleitung schließen sich in konventionellen Metallen gegenseitig aus. In Materialien mit starken elektronischen Korrelationen gibt es jedoch einige Materialsysteme, in denen beide Phänomene mikroskopisch koexistieren (z. B. Kuprate, Eisenpniktide). Es sind nur sehr wenige Bespiele bekannt, in denen die Supraleitung selbst statische interne Magnetfelder induziert. In diesem Forschungsprojekt haben wir in dem Mehrband-Supraleitersystem Ba1-xKxFe2As2 im Dotierungsbereich (0.7 < x < 0.85) eine Phase mit gebrochener Zeitumkehrinvarianz (TRSB) identifiziert, in der der supraleitenden Ordnungparameter zwei Komponenten hat (s + is) Detaillierte Studien der spezifischen Wärme zeigen, dass diese Phase in der Nähe einer topologischen Änderung der Fermioberfläche liegt (Lifshitz-Übergang). Es ist ein Beispiel für die Entstehung eines neuen Quantenzustands in der Nähe einer topologischen Zustandsänderung. Mit Nullfeld-Myonenspinrelaxationsexperimenten (ZF- µSR) unter uniaxialem Druck konnten wir in dem System Sr2RuO4, der bekanntesten Verbindung mit TRSB Supraleitung, einen sehr überzeugenden Nachweis eines zweikomponentigen chiralen supraleitenden Ordnungsparameters finden. In Rahmen einer Projektfortsetzung sollen die folgenden Themen untersucht werden: 1) Die mikroskopische Ursache der spontan entstehenden internen Magnetfelder im TRSB Zustand ist nicht vollständig geklärt. Durch µSR-Experimente an mit schweren Ionen und Elektronen bestrahlten Proben der Verbindungen Ba1-xKxFe2As2 und Sr2RuO4 soll die theoretische Vorhersage überprüft werden, dass die erhöhte Myonenspindepolarisation durch statische Felder an Defekten und Domänenwänden verursacht wird. 2) Im System Ba1-xKxFe2As2 haben wir bei Temperaturen etwas oberhalb des TRSB-Zustands eine bisher unbekannte zusätzliche Phase entdeckt. Mit Hilfe von thermodynamischen Experimenten, Transportuntersuchungen und lokalen Sonden soll diese Phase genauer beschrieben werden. 3) Weiterhin sollen die Messungen unter einachsigen Zugspannungen von Mehrbandsupraleitern in der Nähe von Lifshitz-Übergangen unter Ver-wendung der µSR-Technik fortgeführt werden. Wir beabsichtigen die TRSB-Supraleitung in KFe2As2, der im Berichtszeitraum gefunden worden war, zu bestätigen und den Einfluss von einachsigen Zugspannungen auf den TRSB-Zustand zu untersuchen sowie die Untersuchungen zum Einfluss von einachsigen Zugspannungen auf die TRSB-Phase in Sr2RuO4 fortzuführen. 4) Zusätzlich wollen wir unsere Suche nach TRSB-Supraleitung in der Nähe des nematischen quantenkritischen Punkts für das System FeSe1-x(S,Te)x fortführen. Die beabsichtigten Untersuchungen sollen die Natur der spontanen Magnetfelder und den Paarungsmechanismus in TRSB-Supraleitern aufklären.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen