Hydrodynamik und unkonventionelle Supraleitung in neuen topologischen Halbmetallen

• Antragstellerin: Dr. Julia Monika Link
• Fachliche Zuordnung: Theoretische Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 434560827

Dieses Projekt widmet sich der theoretischen Beschreibung des hydrodynamischen Transports und der unkonventionellen Supraleitung in neuen topologischen Halbmetallen.Bei den Materialen, die in diesem Projekt untersucht werden, handelt es sich um Systeme mit zwei oder mehr Energiebändern, die sich an einem Fermi-Punkt berühren und die sich aufgrund ihrer Topologie von den bekannten Weyl-Halbmetallen und Graphen unterscheiden. Kandidaten für diese Materialien sind Luttinger Halbmetalle wie GaAs, HgTe und alpha-Sn. Diese Metalle haben aufgrund einer starken Spin-Bahn Kopplung eine parabolische Energiedispersion und einen Gesamtdrehimpuls von J=3/2 . Eine weitere Materialklasse sind die antiperovskitschen Materialien, die eine lineare Energiedispersion aufweisen und auch einen Gesamtdrehimpuls von J=3/2 besitzen. In diesem Projekt werden die Transporteigenschaften dieser neuen Halbmetalle untersucht.Ein Schwerpunkt liegt hierbei auf der Untersuchung der Transporteigenschaften der Luttinger Halbmetalle im hydrodynamischen Regime. Das hydrodynamische Regime ist besonders, da die physikalischen Prozesse durch die Coulomb-Wechselwirkung zwischen Elektronen und Löchern bestimmt wird. Effekte aufgrund der Kopplung an Schwingungsfreiheitsgrade des Gitters und der Einfluß von Defekten des Gitters können in diesem Regime vernachlässigt werden. Die zu untersuchenden Transporteigenschaften sind die elektrische Leitfähigkeit und die Scherrviskosität. Insbesondere planen wir die Frage zu untersuchen, ob es sich bei den Luttinger Halbmetallen um ein stark wechselwirkendes System handelt, was sich auch in der Frage widerspiegelt, ob das Verhältins Viskosität zu Entropie klein ist, oder ob es sich der unteren Grenze, die von Kovtun, Son und Starintes für dieses Verhältnis eingeführt wurde, annähert oder diese Grenze sogar verletzt.Ein weiteres Ziel dieses Projekts ist es, eine Ginzburg-Landau Theorie für Syteme mit einer linearen Energiedispersion bei niedrigen Temperaturen und einem Gesamtdrehimpuls von J=3/2 und J=1 herzuleiten und theoretisch zu untersuchen, wie es antiperovskitsche Materialien und der Kristall CoSi aufweisen. In diesen Halbmetallen ist mit dem Auftreten von unkonvetioneller und topologischer Supraleitung, wie der d-Wellen Supraleitung, zu rechnen. Die Tensorstruktur des d-Wellen Ordnungsparameters wird zu einer Konkurrenz zwischen neuen und exotischen Zuständen führen. Wir planen diese Konkurrenz der verschiedenen Zustände zu untersuchen und die unkonventionelle Supraleitung dieser neuen topologischen Halbmetalle zu beschreiben.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Kanada
• Gastgeber: Professor Dr. Igor Herbut