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SFB 1170:  Topologische und korrelierte Elektronik in Ober- und Grenzflächen ("ToCoTronics")

Subject Area Physik
Term since 2015
Project identifier Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 258499086
 
Der SFB 1170 "Topologische und korrelierte Elektronik an Oberflächen und Grenzflächen" zielt darauf ab, zwei der aktivsten Gebiete der modernen Festkörperphysik zu kombinieren: topologische Phasen der Materie und starke elektronische Korrelationen. In den letzten Jahren hat sich die Kombination der beiden Gebiete, insbesondere die emergente Physik, die auf die Kombination von Spin-Bahn-Kopplung und starker elektronischer Korrelationen zurückzuführen ist, in spannende Richtungen entwickelt.In den vergangenen Förderperioden haben wir wichtige wissenschaftliche Durchbrüche erzielt. Wichtige Beispiele dafür sind: Messung eines 4pi-periodischen Josephson-Superstroms in topologischen Josephson-Kontakten, Identifizierung von spinpolarisierten Midgap-Zuständen im topologischen kristallinen Isolator (Pb,Sn)Se, Entdeckung von Bismuthen als neues Quanten-Spin-Hall-Material, Entdeckung des antiferromagnetischen topologischen Isolators MnBi2Te4, Entdeckung von Indenen als neuartigen topologischen Isolator, Identifizierung von wechselwirkenden helikalen Randzuständen in zwei komplementären Materialien (Bi und HgTe) und Vorhersage von korrelierten Kagome-Materialien. Diese und andere Errungenschaften unserer Wissenschaftler bilden die ideale Grundlage für weitere Forschungsentwicklungen in den drei Projektbereichen: (A) Topologische Isolatoren; (B) Hybride Systeme und topologische Supraleitung; (C) Spin-Orbit-Kopplung in korrelierten Elektronensystemen. In der dritten Förderperiode möchten wir die folgenden Forschungsfragen bearbeiten. Erstens wollen wir sowohl neue Phänomene als auch Bauelemente mit etablierten topologischen Materialien (wie HgTe) erforschen. Zweitens planen wir, neue topologische Materialien von hoher Qualität zu entwerfen und zu synthetisieren (wie MnBi2Te4 oder elementare atomare Monoschichten). Drittens nehmen wir die Untersuchung von Kagome-Metallen/Supraleitern in unser Forschungsprogramm auf. Spektroskopisch wollen wir besondere Ladungs-, Spin- und Orbitaleigenschaften der Grenzzustände der topologischen Materie untersuchen. Was den elektronischen Transport und Wärmetransport betrifft, so wollen wir die limitierenden Streuungsmechanismen verstehen. Supraleiter-Hybridstrukturen spielen eine wichtige Rolle bei den Forschungszielen der dritten Förderperiode. Der Schwerpunkt liegt auf einer gründlichen Untersuchung der topologischen Supraleitung, insbesondere der gebundenen Zustände wie Andreev-Zustände, Yu-Shiba-Rusinov-Zustände und Majorana-Nullmoden. Darüber hinaus planen wir die Vorhersage und Entwicklung stark korrelierter topologischer Systeme, zum Beispiel auf der Grundlage von Kagome-Metallen oder komplexen Oxiden. Aus der Perspektive der Grundlagenphysik wollen wir das Zusammenspiel von Vielteilchenphysik und Topologie besser verstehen. Aus angewandter Sicht zielen wir auf die Vorhersage und Realisierung innovativer Bauelementekonzepte für topologische Materie ab, zum Beispiel im Zusammenhang mit Spintronik und Quantencomputing.
DFG Programme Sonderforschungsbereiche
International Connection Norwegen

Current projects

Completed projects

Antragstellende Institution Julius-Maximilians-Universität Würzburg
Sprecher Professor Dr. Ralph Claessen, until 6/2019; Professor Dr. Björn Trauzettel, since 7/2019
 
 

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