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Projekt
Raster-Tunnelmikroskopie und -spektroskopie an Kondo Isolatoren
Antragsteller
Dr. Steffen Wirth
Fachliche Zuordnung
Experimentelle Physik der kondensierten Materie
Förderung
Förderung von 2016 bis 2020
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 314808123
Die theoretisch vorhergesagte Existenz topologisch geschützter Oberflächenzustände in den sogenannten Kondo-Isolatoren konnte bislang nicht eindeutig experimentell bestätigt werden. Selbst für das weltweit intensiv untersuchte Material SmB6 gibt es derzeit widersprüchliche experimentelle Ergebnisse und Interpretationen. Um hier voranzukommen möchten wir die verantwortlichen in-gap Zustände im SmB6 mittels Raster-Tunnelmikroskopie (STM) und -spektroskopie eingehend bis zu tieferen Temperaturen und im Magnetfeld untersuchen. Außerdem wurden STM Messungen bislang nur an (001) Oberflächen durchgeführt, die jedoch aufgrund ihrer polaren Eigenschaften verschieden Komplikationen aufweisen. Daher wollen wir unsere Untersuchungen auch auf die (110) und (111) Oberflächen ausweiten. Für diese Oberflächen wurde die Existenz von Dirac-Punkten vorhergesagt, die durch die Kristallsymmetrie hervorgerufen werden. Außerdem soll der Einfluss von magnetischen und unmagnetischen Verunreinigungen auf die Oberflächenzustände studiert werden. Dazu werden Gd- und La-substituierte Materialien untersucht, aber auch magnetische und unmagnetische Fremdatome in situ per Elektronenstrahlverdampfung abgeschieden. Die entsprechenden experimentellen Ergebnisse werden mit theoretischen Vorhersagen verglichen. Weiterhin werden wir auch andere Kondo-Isolatoren, wie z.B. Ce3Bi4Pt3, CeNiSn und CeOs4Sb12, untersuchen. Können die topologischen Eigenschaften an der Oberfläche bestätigt werden, so sind vielfältige Anwendungsmöglichkeiten vorstellbar.Komplementäre spektroskopische Methoden, wie z.B. winkelaufgelöste Fotoelektronen-Spektroskopie (ARPES), Raman-Spektroskopie, weitere optische Spektroskopiemethoden sowie Messungen des Oberflächentransportes mittels STM mit mehreren Spitzen stehen innerhalb des SPP1666 zur Verfügung und sollen durch vielfältige Kollaborationen benutzt werden, um die in-gap Zustände möglichst umfassend zu studieren. Auch auf theoretische Vorhersagen, basierend auf verschiedenen Berechnungsmethoden (DFT und DMFT) und auf Berechnungen der Tunnelspektren und der Quasiteilchen-Interferenz, kann im Rahmen des SPP1666 zugegriffen werden. Durch die abgestimmte Kombination der verschiedenen experimentellen und theoretischen Methoden soll ein tieferes Verständnis der Physik der Kondo-Isolatoren sowie der Natur der Oberflächenzustände erreicht werden.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
