Anwendungs-orientierte Herstellung FeSe-basierter Supraleiterschichten und Untersuchung ihrer kritischen Parameter

• Antragsteller: Dr. Jens Hänisch
• Fachliche Zuordnung: Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 448625416

Ziel dieses Verbundprojekts ist es, das Wissen über die physikalischen Mechanismen der Supraleitung sowie die hervorragenden Pinning-Eigenschaften von Fe-basierten Supraleitern (FBS) durch die Kombination verschiedener Kristallstrukturen, Abscheide- und Charakterisierungsmethoden in einem Projekt zu vertiefen. Nur durch intensive und regelmäßige wissenschaftliche Diskussionen statt durch bloßes Sammeln von Daten aus Publikationen kann das Verständnis für die feinen Unterschiede in Materialien, Modellen und Techniken verbessert werden. Langfristig streben wir an, mögliche Zielanwendungen von Fe-basierten Supraleitern zu identifizieren. In diesem Projekt konzentrieren wir uns auf die Chalkogenide der FBS, nämlich die FeSe-basierten Supraleiter. Wir gehen dieses Thema von zwei Seiten an, (Te-dotiertes) FeSe mit der kürzesten c-Achsenlänge und einfachster Kristallstruktur und (Mn dotiertes) (Li,Fe)OHFeSe, eine in c-Richtung durch (Li,Fe)OH-Zwischenschichten verlängerte FeSe-Struktur. Nach anfänglicher Sicherstellung einer reproduzierbaren Abscheidung hochwertiger Proben mit den üblichen Dotierstoffen werden die jeweils anderen Dotierstoffe sowie neue (z.B. Co, Ni, Cu, Zn, S) vorbereitet und untersucht.Die Ziele sind folgende:1. Synthese großer K2Fe4Se5- und Fe(Se,Te,S)-Einkristalle durch verschiedene Methoden am IoP-CAS2. Synthese einer Reihe hochwertiger (Li,Fe)OHFeSe Filme durch matrixgestützte hydrothermale Epitaxie (MHE) am IoP-CAS3. Synthese hochwertiger Fe(Se,Te)-Filme durch gepulste Laserabscheidung (PLD) am ITEP-KIT4. Bestimmung der physikalischen Eigenschaften dieser Filme und Einkristalle5. Bestimmung der kritischen Parameter und MechanismenDie vorgeschlagenen Arbeiten werden signifikanten Einfluss auf das physikalische Verständnis und die Materialforschung der Fe-basierten Supraleiter haben durch: (1) verschiedene Arten von epitaktischen, supraleitenden Fe(Se,Te)- und (Li,Fe)OHFeSe-Schichten und -Kristallen hoher struktureller Qualität, die auch für Folgeprojekte zur Verfügung stehen werden(2) Eine Datenbank mit grundlegenden und anwendungsorientierten Parametern für die am IoP-CAS und am ITEP-KIT hergestellten Proben(3) Ein tiefes Verständnis der physikalischen Mechanismen der Supraleitung und der Vortexmaterie in den untersuchten Materialien und der FBS im allgemeinen.Die Ergebnisse dieses Projekts wirken sich sowohl auf die Grundlagenforschung als auch auf mögliche technische Anwendungen aus. Erstens werden die Proben bzw. die Rezepte zu ihrer Herstellung Ergebnis dieses Projekts sein. Wir werden unsere Ergebnisse in begutachteten Zeitschriften veröffentlichen und auf internationalen Konferenzen präsentieren. Zum anderen kann dieses Projekt die wissenschaftliche Zusammenarbeit zwischen den führenden Instituten in China und Deutschland in der FBS-Forschung stärken, junge Wissenschaftler ausbilden und Ideen, Arbeitsmethoden und Ansätze zwischen den Gruppen austauschen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: China
• Partnerorganisation: National Natural Science Foundation of China
• Kooperationspartner: Professor Xiaoli Dong, Ph.D.