Untersuchung stark-korrelierter Elektronensysteme mittels deformationsabhängiger winkelaufgelöster Photoelektronenspektroskopie

• Antragstellerin: Dr. Heike Pfau
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 414152718

Das Fundament moderner Technologien basiert auf der Kraft von Quantentheorien, mechanische, optische und elektrische Eigenschaften mit hoher Präzession vorherzusagen. Gewöhnliche Metalle und Halbleiter wie Kupfer und Silizium können sehr gut durch Bandtheorien beschrieben werden. Im Gegensatz dazu bleibt das Verständnis von den Wechselwirkungen in Materialien mit starken elektronischen Korrelationen, die zu den erstaunlichen Eigenschaften wie Hochtemperatur-Supraleitung führen, eine große Herausforderung. The Kopplung von Spin-, Orbital- und Gitterfreiheitsgraden in stark-korrelierten Systemen führt zu komplexen Phasendiagrammen mit konkurrierenden oder wechselwirkenden Ordnungsphänomenen. Das Verständnis solcher Phasendiagramme ist essentiell für die Formulierung efektiver Quantentheorien.Winkelaufgelöste Photoelektronenspektroskopie (ARPES) hat durch den Zugang zur Bandstruktur wesentlich zum Verständnis von korrelierten Materialien beigetragen. Jedoch ist ARPES nicht mit gebräuchlichen nicht-thermischen Tuning-Parametern wie Magnetfeldern, elektrischen Feldern oder Druck kompatibel. Da diese Tuning-Parameter die Phasendiagramme aufspannen, fehlen oft mikroskopische Informationen aus ARPES.Mein Ziel ist es, anisotrope Deformation als quantitativen, nicht-thermischen Tuning-Parameter mit ARPES zu kombinieren und Informationen der elektronischen Struktur zu Phasendiagrammen von Quantenmaterialien hinzuzufügen. Ich habe einen Prototyp einer Deformationsapparatur für ARPES entwickelt und erste erfolgreiche Tests durchgeführt. Im Rahmen dieses Antrages werde ich diese neue Methode einsetzten, um Eisen-basierte Supraleiter und Strontium Ruthanat zu untersuchen. Ihre thermodynamischen und Transporteigenschaften können durch anisotrope Deformation verändert werden, was sie zu hervorragenden Kandidaten macht. Die aus Deformationsabhängigen ARPES-Messungen bestimmte nematische Suszeptibilität in Eisen-basierten Supraleitern wird wesentlich dazu beitragen, den treibenden Ordnungsparameter der nematischen Phase, deren Zusammenspiel mit Supraleitung und mögliches quantenkritisches Verhalten zu identifzieren. Strontium Ruthanat ist einer der wenigen supraleitenden Materialien, die im Zusammenhang mit ungerader Parität diskutiert werden und meine Messungen werden den Supraleitenden Ordnungsparameter näher beleuchten. Meine Studien werden unser Verständnis der Phasendiagramme dieser beiden Materialien erheblich verbessern. Sie werden außerdem als Rückkopplung für die Weiterentwicklung der Deformationsapparatur dienen und die Methode für ARPES an stark korrelierten Materialien etablieren.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Sung-Kwan Mo