Benutzung der senkrechten magnetischen Anisotropie granat-artiger ferromagnetischer Isolatoren zur Brechung der Zeitumkehrvarianz in topologischen Isolatoren

• Antragsteller: Dr. Andy Quindeau
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 310372030

Ich möchte die physikalischen Eigenschaften und Grenzen von dünnen Granatschichten experimentell studieren. Charakteristika wie die magnetische Koerzivität, Anisotropie und magnetische Remanenz sollen quantifiziert und diskutiert werden. Ich plane die Zusammenhänge zwischen diesen genannten Eigenschaften und des Wachstumsverhaltens, der Stöchiometrie, der Schichtdicke und der Kristallstruktur herzustellen. Außerdem möchte ich experimentell die proximitäts-induzierte Existenz von Magnetismus senkrecht zur Filmoberfläche in topologischen Isolatoren nachweisen.Das Primärziel dieses Projekts ist die reproduzierbare Herstellung und Kontrolle von dünnen Schichten des ferromagnetischen Granats Tm3Fe5O12 (TmIG) via gepulster Laser Abscheidung mit einstellbarer senkrechter ferromagnetischer Anisotropie hinsichtlich der Koerzivität und Magnetisierung. Systematische Trends der magnetischen Eigenschaften werden in Korrelation zu den stöchiometrischen und kristallographischen Charakteristika betrachtet. Das Sekundärziel würde eine breitere Studie von unterschiedlichen seltenen-Erd Granaten umfassen. Potentielle Kandidaten sind Cer, mit dessen starker Magnetostriktion (und magnetooptischer Aktivität), Dysposium, bereits eingesetzt in flüssigphasen-Epitaxie Granatfilmen um die senkrechte magnetische Anisotropie zu verstärken, und Verdünnung der Eisenatome durch Al oder Ga zur Reduzierung der Magnetisierung einhergehend mit der parallelen Anisotropie. Die Bewerkstelligung dieser Experimente wird durch die gepulste Laser Abscheidung mit selbsthergestellten Targets ermöglicht. Letztendlich, durch anschließendes Wachstum des topologischen Isolators Bi2Se3, soll die Existenz von potentiell vorhandenem, induziertem Ferromagnetismus innerhalb des topologischen Isolators experimentell nachgewiesen werden.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeberin: Professorin Dr. Caroline A. Ross