Gebundene magnetische Zustände in 2D Supraleitern

• Antragstellerin: Professorin Dr. Katharina Franke
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 505617192

Die Austauschkopplung magnetischer Adsorbate an Supraleiter induziert Yu-Shiba-Rusinov (YSR)-Zustände. Diese zerfallen schnell auf einem dreidimensionalen Supraleiter. Im Gegensatz dazu erhöht ein zweidimensionaler Supraleiter die Zerfallslänge und unterstützt somit die Kopplung von YSR-Zuständen. Die Aufspaltung und Verschiebung gekoppelter YSR-Zustände liefert Signaturen von Hybridisierung und magnetischen Wechselwirkungen. In bestimmten Parameterbereichen wird erwartet, dass ausgedehnte Strukturen topologische Randzustände erzeugen. Um den begrenzten Bereich von Wechselwirkungen auf dreidimensionalen Volumensupraleitern zu überwinden, werden wir Heterostrukturen basierend auf zweidimensionalen Supraleitern wachsen und charakterisieren. Wir werden von der Expertise eines Partners im Bereich des MBE-Wachstums profitieren, während die anderen Partner mit hochauflösender Rastertunnelmikroskopie die Entwicklung der YSR-Zustände von einzelnen molekularen Adsorbaten bis hin zu zweidimensionalen Inseln auf Monolagen von NbSe2 und Graphen auf Rhenium untersuchen. Die Flexibilität bei der Wahl des molekularen Adsorbats bietet einen großen Parameterraum für unterschiedliche magnetische Momente, unterschiedliche Austauschkopplungen an die Oberfläche sowie substratvermittelte intermolekulare Kopplungsstärken. Dies wird es uns ermöglichen, einen großen Bereich des magnetischen Phasendiagramms zu untersuchen und nach topologischen Zuständen zu suchen. Darüber hinaus werden wir Heterostrukturen von NbSe2 und magnetischen Übergangsmetalldichalkogeniden wachsen. Hier ermöglicht uns die Wahl der magnetischen Schicht, die Austauschkopplungsstärke mit dem Substrat einzustellen. Wir werden auch den Einfluss der Inselgröße auf die Möglichkeit topologischer Randzustände untersuchen und schließlich die Interaktion benachbarter Inseln untersuchen. Unsere systematische Analyse der YSR-Zustände von magnetischen metallorganischen und anorganischen Schichten auf zweidimensionalen Supraleitern wird grundlegende Einblicke in die Austauschkopplung an das Substrat sowie die magnetischen Texturen der Adschichten ermöglichen. Unsere Erkenntnisse können bei der Suche nach topologischen Zuständen in Heterostrukturen zweidimensionaler Supraleiter helfen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Partnerorganisation: Agence Nationale de la Recherche / The French National Research Agency
• Kooperationspartner: Dr. Claude Chapelier; Dr. Matthieu Jamet; Dr. Vincent Renard; Dr. Clemens Winkelmann