DFG-Projekt: Physik von van der Waals [Hetero-]Strukturen

Zweidimensionale (2D-)Materialien sind Kristalle mit einer Dicke von nur einem oder sehr wenigen Atomen. Nach der Entdeckung von Graphen, dem prominentesten Vertreter dieser Materialklasse, wurden viele andere 2D-Kristalle identifiziert, die oft faszinierende Eigenschaften aufweisen, die in dreidimensionalen Festkörpern nicht vorkommen.

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Teilprojekt

Seit 2020

1D topologische Supraleitung und Majorana Zustände in van der Waals Heterostrukturen charakterisiert durch Rastersondenmikroskopie

Topologische Supraleiter sind ein exotischer Zustand von Materie mit potenziellen Anwendungen in zukünftigen Quantencomputern. Ein vielversprechender Ansatz, um topologische Supraleitung zu realisieren, ist einen konventionellen Supraleiter in Kontakt mit einem topologischen Grenzflächenzustand zu bringen, um Supraleitung in diesen zu induzieren. Wir beabsichtigen dieses Szenario innerhalb des Schwerpunktprogramms durch Verwendung einer neuartigen Probenpräparationstechnik, der 'dry-transfer flip technique’, und in epitaktisch gewachsenen Filmen, durch Fabrikation von van der Waals Heterostrukturen aus zweidimensionalen, atomar dünnen topologischen Isolatoren WTe₂ und (Bi(1-x)Sb(x))2Te₃ auf Supraleitern NbSe₂ und FeTe(1-y)Se(y) zu realisieren. Um die induziert Supraleitung in den topologischen Isolatoren zu charakterisieren, verwenden wir Rastersondenmikroskopie bei tiefen Temperaturen und im Ultrahochvakuum. Die Kombination von topologischer Supraleitung mit Magnetismus erlaubt es ferner sogenannte Majorana Zustände zu realisieren. Im Rahmen des Projektes wollen wir Majorana Zustände in van der Waals Heterostrukturen studieren, um ein tieferes Verständnis der zugrundeliegenden Physik zu erlangen. Ein weiteres Probensystem, in dem wir Majorana Zustände studieren wollen, sind atomar dünne Schichten aus NbSe₂, in Kombination mit einem magnetischen Schichtmaterial wie Fe₃Ge₁Te₂. Unsere experimentellen Messungen werden innerhalb des Schwerpunktprogramms durch Kollaborationen mit Theoriegruppen unterstützt.