Nanostrukturen aus topologischen Metallen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Diese Materialien sind aufgrund ihrer besonderen Transportphänomene vielversprechend für künftige technologische Anwendungen. Das Verhalten dieser Materialien auf theoretischer Ebene zu verstehen, stellt jedoch eine Herausforderung dar, insbesondere im Hinblick auf die Auswirkungen des räumlichen Einschränkung in Nanostrukturen aus topologischen Metallen. Ziel dieses einjährigen Projekts war die Entwicklung theoretischer Instrumente zur Untersuchung solcher Systeme. Insbesondere lag der Schwerpunkt auf der Vorhersage neuartiger Transportphänomene, indem die Reaktion von Nanostrukturen auf elektromagnetische Felder und der Einfluss der Supraleitung berücksichtigt werden sollten, wenn diese Materialien mit einem herkömmlichen Supraleiter in Kontakt gebracht werden. Die Forschung führte zu bedeutenden Ergebnissen, darunter die Entdeckung eines neuartigen metallischen Zustands, des so genannten Fermi-Bogen-Metalls, in bestimmten Materie-Strukturen aus topologischen Metallen. Darüber hinaus wurden bei der Untersuchung des Elektronentransports entlang bestimmter Oberflächenzustände an den Grenzflächen zwischen verschiedenen topologischen Metallen faszinierende Quantenphänomene wie universelle Leitfähigkeit und magnetischer Durchbruch festgestellt. Obwohl die Entdeckung der Fermi-Bogen-Metalle den Forschungsschwerpunkt von räumlich begrenzten Systemen auf räumlich ausgedehnte Strukturen verlagerte, wurde ein Teilprojekt abgeschlossen, das dem Forschungsplan genau entsprach. Diese Studie untersuchte den photogalvanischen Effekt in räumlich begrenzten topologischen Metallen, wobei wir untersuchten, wie dieser Effekt in topologischen Metallen durch die Gestaltung der Materialoberfläche induziert und kontrolliert werden kann. Die Ergebnisse zeigen, wie der Photostrom durch die Anordnung der Oberflächenzustände beeinflusst wird, was das Verhalten komplexer und potenziell nützlicher macht als in räumlich unbegrenzten Systemen. In Bezug auf künftige Anwendungen könnten diese Ergebnisse für die Konstruktion von Photodetektoren und anderen Elektronikelementen nützlich sein.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Fermi-Arc Metals. Physical Review Letters, 130(19).
Breitkreiz, Maxim & Brouwer, Piet W.
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“Magnetic Breakdown and Chiral Magnetic Effect at Weyl-Semimetal Tunnel Junctions”. Phys. Rev. B 107, L241109
A. Y. Chaou, V. Dwivedi & M. Breitkreiz
