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Peter Grünberg Institut
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Direkte Beobachtung von Dirac-Fermionen an der Oberfläche von Topologischen Isolatoren

Topologische Isolatoren (TIs), wie zum Beispiel Bi2Te3 und Sb2Te3, sind Materialien mit isolierenden Eigenschaften im Volumen und topologisch geschützten Oberflächenzuständen mit einer linearen Energiedispersion.

Aufgrund der linearen Energiedispersion können Ladungsträger an der Oberfläche als quasi-relativistische Teilchen, sogenannte Dirac-Fermionen, aufgefasst werden, die faszinierende Eigenschaften, wie zum Beispiel dissipationsloser und spin-gekoppelter Transport, besitzen. Aufgrund dieser Eigenschaften haben TIs das Potential für zukünftige Anwendungen im Bereich Elektronik / Spintronik.

Das PGI-9 hat in Zusammenarbeit mit der Universität Regensburg erstmals die Existenz der Dirac-Fermionen durch THz-Photostrom-Experimente nachgewiesen. Messungen an im PGI-9 mittels Molekularstrahlepitaxie hergestellten Bi2Te3- und Sb2Te3-Proben zeigen THz-Photoströme an der Oberfläche der Proben mit asymmetrischer Streuung, die auf die Kristallstruktur der TI-Filme zurückzuführen ist, und somit einen eindeutigen Beweis der Dirac-Fermionen darstellen. Diese Ergebnisse wurden kürzlich in der Fachzeitschrift Physical Review Letters veröffentlicht. Weitere Informationen finden sich im entsprechenden Artikel. (Artikel Physical Review Letters)

Kontakt:

Dr. Gregor Mussler, g.mussler@fz-juelich.de


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