Ellipsometrische Untersuchungen des Metall-Isolator-Übergangs

• Antragsteller: Professor Dr. Martin Dressel; Dr. Bruno Gompf
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 444655392

Dieses Vorhaben schlägt eine Brücke zwischen zwei Welten, indem es optische Methoden, die für klassische Nanostrukturen entwickelt wurden, auf paradigmatische Probleme der Quantenmaterialien anwendet: Spektroskopische Ellipsometrie und Müller-Matrix-Metrologie werden genutzt, um Metall-Isolator-Phasenübergänge in korrelierten Elektronensystemen zu untersuchen. Wenn metallische Materialien aufgrund von Ladungsordnung isolierend werden, ist dies zunächst ein rein elektronisch getriebener Phasenübergang zweiter Ordnung, der jedoch eine starke Kopplung an das zugrundeliegende Gitter zeigt. Der Mott-Metall-Isolator-Übergang wird als Phasenübergang erster Ordnung angesehen; man erwartet demzufolge, dass metallische und isolierende Bereiche räumlich koexistieren. Die elektrodynamischen Eigenschaften am Mott-Übergang sollen also dem Perkolationsübergang ähneln.Wir wollen deshalb die spektroskopische Ellipsometrie nutzen, welche wir im Bereich der perkolierenden Goldpartikel auf Oberflächen entwickelt haben. Mittels der makroskopischen Messung der Müller-Matrix erhält man die vollständige optische Information des Systems, einschließlich der räumlichen Fluktuationen, welche zur Depolarisation führen. Vergleicht man also die gemessenen Müller-Matrizen mit Simulationen, erfährt man etwas über diese Fluktuationen. Müller-Matrix-Metrologie erlaubt darüber hinaus, Informationen über die Form und Größenverteilung der metallischen Regionen aus der Depolarisation des Streulichts zu gewinnen. Hier soll nun Müller-Matrix-Spektroskopie bei tiefen Temperaturen eingesetzt werden, um Aufschluss über die mikroskopische Natur der koexistierenden Phasen und ihre Hysterese zu gewinnen. Ziel des Projektes ist die Aufklärung und das Verständnis des Koexistenzbereichs an Metall-Isolator-Übergängen in stark korrelierten Elektronensystemen. Hierbei reichen die zu untersuchenden Materialien von Vanadiumoxiden zu organischen Ladungstransfersalzen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen