Weyl-Fermionen basierte Spinstromerzeugung (WeylSPIN)

• Antragsteller: Dr. Marko Klaus Burghard; Professor Dr. Alexander Walter Holleitner
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 418933089

Weyl-Halbmetalle sind aufgrund ihrer topologisch geschützten, helikalen Spintextur vielversprechend als elektrisch betriebene Spingeneratoren. Dieses Projekt setzt sich zum Ziel, ein fundamentales Verständnis der Spinströme und -dynamiken in Multi- und Monolagen der beiden Typ-II Weyl-Halbmetalle WTe2 und MoTe2 zu erlangen. Hierzu sollen magnetische Transportspektroskopie-Experimente, worüber die Spinpolarisation mittels dem Spin-Hall- und Edelstein-Effekt bestimmt werden kann, mit zeit- und ortsaufgelösten, zirkular-polarisierten Photostrom- und Photoleitfähigkeitsmessungen, welche die Spinrelaxationszeiten liefern können, kombiniert werden. Der Zugang zu sowohl Spinpolarisation als auch -relaxationszeiten, gewonnen an ein- und denselben Proben in den beiden Arbeitsgruppen, soll es ermöglichen, die relevanten „optoelektronischen“ Zeiten und die zugrundeliegenden Streumechanismen für die kristallrichtungsabhängigen Spin- und Ladungstransportprozesse in den ultradünnen Schichten zu bestimmen. Weitere Zielsetzungen bestehen darin, die Beiträge der Volumen- und Oberflächenzustände zur Spinstromerzeugung zu identifizieren, sowie den Einfluss der beiden möglichen Kristallphasen und der Monolagenanzahl im Detail zu klären. Für das spätere Projektstadium wird darüber hinaus anvisiert, an W(Mo)Te2 Monolagen ein auf der Berry-Krümmung beruhendes, Feldeffekt-basiertes Schalten der Spinstromerzeugung zu demonstrieren, und die zugehörigen Transportzeitskalen und -signaturen zu bestimmen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen