Hybride Dünnfilmstrukturen von topologischen Isolatoren mit Supraleitern und Ferromagneten: Experiment und Theorie

• Antragsteller: Professor Dr. Thomas Dahm; Professor Dr. Günter Reiss
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie ; Theoretische Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 314727505

In einem gemeinsamen experimentellen und theoretischen Projekt untersuchen wir hybride Dünnfilmstrukturen bestehend aus topologischen Isolatoren mit Ferromagneten oder Supraleitern. Wir wollen Techniken entwickeln, um topologische Oberflächenzustände mit Hilfe der Tunnelspektroskopie und Proximity-Effekten zu detektieren und anzusteuern für mögliche Anwendungen als Bauelemente in der Spintronik. Auf der experimentellen Seite planen wir, Isolatoren, Ferromagnete oder Supraleiter auf dünnen Bi2Se3, Bi2Te3 und kompensierten Bi-(Te,Se) Filmen zu wachsen. Wir wollen auch neue topologische Materialien innerhalb der Familie der Hexaboride und der Weylschen Halbmetalle untersuchen. Es werden einfache Bauelemente vorgeschlagen um die Spin-Bahn gekoppelte Natur der topologischen Oberflächenzustände zu detektieren und auszunutzen. Die Bauelemente werden mit Hilfe spinabhängiger Tunnelspektroskopie, Andreev Reflektion und Spin-Hall Spektroskopie untersucht. Die experimentellen Studien werden durch theoretische Untersuchungen der Bauelemente ergänzt, um die topologischen Oberflächenzustände zu detektieren und den Spin Strom zu steuern. Die theoretischen Studien werden exakte Diagonalisierung von tight-binding Modellen für hybride Strukturen aus topologischen Isolatoren, Ferromagneten und Supraleitern einsetzen.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1666: Topologische Isolatoren: Materialien - grundlegende Eigenschaften - Strukturen für Bauelemente
• Mitverantwortliche: Dr. Karsten Rott; Dr. Jan Michael Schmalhorst