Gezielte Herstellung von Vielteilchenzuständen in zweidimensionalen van-der-Waals-Heterostrukturen

• Antragsteller: Dr. Wouter Raymond Jolie
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 535290457

Bei der Verbindung korrelierter zweidimensionaler Materialien kann eine Vielzahl von Vielteilchen-Grundzuständen entstehen, abhängig von den elektronischen Eigenschaften der beiden Schichten sowie von der Art der Kopplung zwischen ihnen. Das Ziel dieses Vorhabens ist die Schaffung einer van-der-Waals-Heterostruktur, in der die obere Schicht (MoS2) einen vollständig zugänglichen lokalisierten Spin besitzt, der an die korrelierten Quasiteilchen in der unteren Schicht koppelt. Durch diese Wechselwirkung werden verschiedene Vielteilchenzustände erzeugt, die mittels Rastertunnelmikroskopie und -spektroskopie bei niedrigen Temperaturen und in einem Magnetfeld analysiert werden. Wenn die Quasiteilchen in der unteren Schicht durch die Fermi-Flüssigkeitstheorie beschrieben werden, induziert die Kopplung an den Spin in der oberen Schicht Spinfluktuationen, die eine Kondo-Resonanz in der Nähe des lokalisierten Spins erzeugen. Wenn die Quasiteilchen dagegen zu Cooper-Paaren mit einer Energielücke in der Spektralfunktion kondensieren, entstehen Yu-Shiba-Rusinov Zustände innerhalb dieser supraleitenden Lücke nahe der Fermi-Energie. Schließlich werden exotische magnetische Grundzustände behandelt, wenn der lokalisierte Spin an eine Quantenspinflüssigkeit koppelt. Die experimentellen Ergebnisse werden durch modernste theoretische Modelle untermauert, die es uns ermöglichen, Einblicke in die mikroskopische Wechselwirkung solcher Systeme zu gewinnen.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 2244: 2D Materialien – die Physik von van der Waals [Hetero-]Strukturen (2DMP)
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Thomas Werner Michely