Topologische Weyl Halbmetalle für Spintronik-Funktionseinheiten

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professorin Dr. Claudia Felser, seit 5/2017; Professor Dr. Stuart Parkin
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie ; Theoretische Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 314790414

Topologische Weyl Halbmetalle (WSM) weisen riesigen Berry-Krümmungen im Impulsraum in der Nähe der Fermi-Energie auf, weil das Leitungs- und Valenzband sich linear in Weyl-Punkten kreuzen, die Singularitäts-Punkte (Quelle / Senke) der Berry-Krümmung sind. In Anbetracht der großen Berry-Krümmungen und der starken Spin-Bahn-Kopplung in einem WSM, können wir davon ausgehen, dass ein WSM einen starken intrinsischen Spin-Hall-Effekt (SHE) zeigt, der eine Manifestation der Spin-abhängigen Berry-Phase ist. Der SHE kann genutzt werden, um Spin-ströme in Spintronik-Funktionseinheiten zu erzeugen und zu detektieren. Diese Spinströme können insbesondere zur Anregung oder Manipulation von magnetischen Nanoelementen und Domänenwände verwendet werden. Wir schlagen daher, sowohl theoretische als auch experimentelle Untersuchungen des SHE im WSM TaP und verwandter Verbindungen vor, die vor kurzem von uns entdeckt wurden. Es sollen dünne Filme hoher Qualität mit zwei verschiedenen Abscheidungsverfahren, Verdampfung und Sputtern hergestellt und optimiert werden. Mit verschiedenen magnetischen Schichten auf den WSM werden Spintronik-Funktionseinheiten hergestellt, nach Vorgabe der Erkenntnisse aus unseren ab-initio-Rechnungen. Unsere vorgeschlagenen SHE-Funktionseinheiten werden Raumtemperatur-Anwendungen von topologischen Materialien ermöglich. Darüber hinaus werden wir die WSM-Dünnfilmproben und Einkristalle für andere SPP Teilnehmer zur Verfügung stellen.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1666: Topologische Isolatoren: Materialien - grundlegende Eigenschaften - Strukturen für Bauelemente
• Mitverantwortlich(e): Vicky Süss
• Ehemaliger Antragsteller: Dr. Binghai Yan, bis 5/2017