Spin-Gitter gekoppelt an Proximity-supraleitende Rashba-Oberflächen-Zustände

• Antragsteller: Professor Dr. Samir Lounis; Dr. Jens Wiebe
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie ; Theoretische Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 543483081

Motiviert durch theoretische Studien wurden Hybride aus Spin-Ketten gekoppelt an Proximity-supraleitende Elektronensysteme mit starker Rashba-artiger Spin-Bahn- Wechselwirkung als Systeme zur Realisierung von topologischer Supraleitung vorgeschlagen. Besonders interessant sind in dieser Hinsicht die elektronischen Zustände in Bi-basierten Oberflächenlegierungen an den (111) Oberflächen von Cu und Ag, da in ihnen die Spin-Bahn-Wechselwirkung um Größenordnungen stärker als in typischen Halbleitermaterialien ist. Jedoch wurde Proximity-Supraleitung in solchen Bi-basierten Oberflächenlegierungen bisher nicht experimentelle demonstriert. Daher sind Spin-Ketten gekoppelt an Proximity-supraleitende Bi-Oberflächenlegierungen weitgehend unerforscht. Wir haben kürzlich Proximity-Supraleitung in der BiAg2 Oberflächenlegierung von dünnen Ag Lagen, die auf supraleitendem Nb(110) gewachsen wurden, und in dem Shockley Oberflächenzustand an der (111)-Oberfläche von dünnen, auf Nb(110) gewachsenen Cu Lagen nachgewiesen. Angespornt durch diese vorläufigen Arbeiten schlagen wir hier ein kombiniertes experimentelles und theoretisches Projekt vor, in dem eine detaillierte Untersuchung der physikalischen Phänomene von Ketten aus Übergangsmetall-Atomen auf Proximity-supraleitendem BiCu2 and BiAg2 Oberflächenlegierungen durchgeführt werden soll. Diese atomaren Ketten werden durch Spitzen-induzierte Manipulation in einem Rastertunnelmikroskop hergestellt und untersucht. Insbesondere wollen wir die Auswirkung eines lateralen Einsperrens des Rashba-Oberflächenzustands auf den Proximity-Effekt, und auf dessen Wechselwirkung mit den Shiba-Zuständen und -Bändern von einzelnen Übergangsmetall-Atomen bzw. Ketten studieren. Außerdem suchen wir nach Anzeichen von Spin-Triplett-Supraleitung mit potenziellen Majorana-Randzuständen in dem hybriden System. Die Antragsteller haben eine etablierte Kollaboration zwischen experimenteller und theoretischer Physik, die durch eine beachtliche Anzahl von gemeinsamen Publikationen belegt ist. Sie kombiniert eine sehr starke Expertise in der experimentellen Technik der spinpolarisierten Rastertunnelspektroskopie bei sub-Kelvin Temperaturen und theoretischen ab-initio Methoden basierend auf der full-potential und relativistischen Korringa-Kohn-Rostoker Green Funktion Methode.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Dr. Philipp Rüßmann