Proximity Kopplung magnetischer und helikaler Moleküle an 2D Spin-polarisierten Elektronengasen - eine Oberflächentransport Studie

• Antragsteller: Professor Dr. Christoph Tegenkamp
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung seit 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 430575550

Proximity Kopplung ist ein vielversprechender Ansatz zum gezielten Ändern der Bandstruktur und des Leitfähigkeitverhaltens. Dabei soll in erster Linie die Quantennatur der elektronischen Zustände modifiziert werden, während sich die Bandfüllung und die Mobilitäten der Ladungsträger nicht stark ändern sollten. Dies setzt eine ausgewogene Wechselwirkung zwischen der Unterlage und dem Adsorbat voraus, die in hervorragender Weise mit den Methoden der Oberflächenphysik kontrolliert werden kann.In diesem Projekt soll die Proximity Kopplung von magnetischen und helikalen organischen Molekülen (funktionalisierte Phythalocyanine und Porphyrine, Polyalanone)) an 2D Spin-polarisierten Elektronengasen (Bi(111), TIs) mittels Oberflächentransport untersucht werden. Das Ziel ist ein grundlegendes Verständnis zur Abschirmung der (lokalisierten) magnetischen Momente und zum Einfluss auf die Spinbahn-Streuung zu bekommen. Die systematische Variation der Moleküle wird es uns erlauben atomistische Details zum Proxmity-Effekt hinsichtlich Spin, Ladungstransfer und Symmetriebruch zu verstehen. Dabei sollen die Transportmessungen gezielt als Funktion eines Magnetfeldes (0-4T), der Temperatur (10-300K) und der Molekülbedeckung (0.001-1ML) durchgeführt werden. Die Messungen werden durch LT-STM und STS Messungen ergänzt. Als Substrat werden in erster Linie epitaktisch gewachsene Bi(111) Filme auf Si(111) aber auch Toplogische Isolatoren, epitaktische Ag Filme und Graphen zum Einsatz kommen. Die Klasse der organischen Moleküle erlaubt es durch Variation der Zentralatome und der Liganden die molekularen Spin-Moment und die elektronische Kopplung zur Oberfläche gezielt durchzustimmen. Darüber hinaus zeigen einige der achiralen Moleküle eine chirale Struktur nach Adsorption, was zu einer Brechung der Zeitumkehrinvarianz auch ohne externe Felder führen sollte. Dieses Konzept soll im Detail durch die Nutzung von helikalen -L Polyalanin hinsichtlich eines anomalen Hall Effekts verstärkt untersucht werden. Unsere Ergebnisse werden neue Einsichten zur Funktionsweise neuer spintronischer 2D Bauelemente liefern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen