Ultraschnelle Erzeugung, Ausbreitung und Detektion von chiralen Phononen

• Antragsteller: Professor Dr. Tobias Kampfrath
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 541503763

Das Hauptziel dieses Projekts ist es, die Erzeugung, Ausbreitung und Detektion von chiralen Phononen (d.h. Phononendrehimpuls) in generischen spintronischen Dünnschichtstapeln FM|T|HM oder FM|T|FM' auf ihrer natürlichen Zeitskala (Femtosekunden) umzusetzen und zu untersuchen. Zu diesem Zweck wird der Phononendrehimpuls durch Femtosekunden-Laserpulsanregung einer ferromagnetischen Metallschicht FM mit in-plane- und out-of-plane-Magnetisierung erzeugt. Dadurch wird Phononendrehimpuls in die angrenzende elektrisch isolierende Transmissionsschicht T injiziert. Schließlich erreicht Phononendrehimpuls die Schwermetallschicht HM, wo er durch Umwandlung in einen in-plane-Ladungsstrom nachgewiesen werden kann, der ein messbares elektrisches Feld bei Terahertz-Frequenzen erzeugt. Um out-of-plane- Phononendrehimpuls zu detektieren, ersetzen wir HM durch eine weitere ferromagnetisch-metallische Schicht FM', in der der ankommende Phononendrehimpuls magneto-optisch durch das Drehmoment gemessen wird, das er auf die Magnetisierung von FM' ausübt. Mit Hilfe dieser Plattform möchten wir Einblicke in die ultraschnelle Dynamik der Erzeugung von Phononendrehimpuls in FM', dessen Transport durch T (z.B. hinsichtlich Dispersion, Dämpfung, ballistisch oder diffusiv) und den Detektionsprozess in HM und FM' gewinnen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 5844: Chirale Phononen für die Spintronik_ChiPS