Magnetotransport-Phänomene in Terahertz- und DC-getriebenen Dirac-Fermion-Systemen

• Antragsteller: Dr. Ivan A. Dmitriev
• Fachliche Zuordnung: Theoretische Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2021 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 466114853

Ziel dieses Projekts ist es, eine ausführliche Theorie für beeindruckende Magnetotransport-Phänomene zu entwickeln, die kürzlich in THz- und DC-getriebenen Dirac-Fermion-Systemen beobachtet wurden, einschließlich in Monolayer-Graphen und in helikalen Oberflächenzuständen von HgTe-basierten topologischen Isolatoren. Das Projekt befasst sich mit den THz-, Hall-Feld- und Phononen-induzierten Magnetooszillationen sowie ihrem nichtlinearen Zusammenspiel und ihrer Entwicklung in den nicht-perturbativen Regimen des starken Antriebs. Weiterhin wird auf die Bedingungen des Übergangs zu Nicht-Gleichgewichts-Domänenphasen in Null-Widerstands-Zuständen sowie der resonanten THz-Response bei der Zyklotronresonanz und ihren zweiten Harmonischen (X2-Peak) eingegangen. Die entwickelte Theorie berücksichtigt dabei die für Dirac-Fermionen-Materialien spezifischen Effekte. Insbesondere wird die Rolle der nicht-trivialen Berry-Phase beim nichtlinearen Transport und bei Multiphotonenprozessen untersucht. Die geplanten theoretischen Studien, zusammen mit den zugehörigen und derzeit laufenden Experimenten in Regensburg, am MIT, in Wien und in Novosibirsk, sollen tiefe Einblicke in die grundlegenden optoelektronischen und Transporteigenschaften von 2D-Elektronensystemen geben und zu wichtigen Fortschritten in deren technologischem Design und Funktionalität führen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Österreich, USA
• Kooperationspartner: Dr. Denis Bandurin; Professor Dr. Andrei Pimenov