Descrizione del progetto
Un passo in avanti verso il primo dispositivo isolante topologico 3D
Gli isolanti topologici sono stati esotici della materia che si comportano al loro interno come un isolante, ma la loro superficie contiene stati di conduzione e ciò significa che gli elettroni possono muoversi solamente lungo la superficie del materiale. Il trasporto di elettroni in isolanti topologici 3D è dominato da vettori bulk che limitano il proprio potenziale all’utilizzo in dispositivi e applicazioni spintronici moderni. Il progetto MATTER, finanziato dall’UE, fornirà una pista per raggirare questo ostacolo seguendo un approccio di progettazione delle nanoparticelle basato sulla sinterizzazione nella fase iniziale. Il lavoro sperimentale sarà integrato dalla caratterizzazione spettroscopica delle proprietà delle nanoparticelle, nonché dal lavoro teorico sulla modellazione del trasporto. Il progetto si propone di dimostrare i primi dispositivi pratici di trasporto quantico a livello macroscopico che utilizzino le proprietà elettroniche degli stati superficiali.
Obiettivo
Ever since the discovery of topological surface states in three-dimensional (3D) topological insulators (TI), this fascinating physics has thrilled scientists. While arguable the transport properties of 3D TIs are of utmost importance for potential applications, they are extremely difficult to characterize, yet utilize for devices. The reason is that transport in those materials is always dominated by bulk carriers. Within this proposed research project, I will overcome the problem of bulk carrier domination conceptually by a nanoparticle-based materials’ design of interrupted early stage sintering. By this interrupted early stage sintering approach, I compact 3D TI nanoparticles at mild temperature and low pressure. The obtained highly porous macroscopic sample features a carrier density of the surface states in the order of 1018 cm-3, hence in a comparable order of magnitude as the bulk carrier density. Further, the interruptedly sintered nanoparticles impose energetic barriers for the transport of bulk carriers (hopping transport), while the connected surfaces of the nanoparticles provide a 3D percolation path for surface carriers. Within the preliminary work, my group tuned interruptedly sintered nanoparticles into a transport regime completely dominated by the surface states.
Within this project, nanoparticle-based macroscopic 3D TI materials will be developed towards test structures for devices. Their properties will be tailored by the nanoparticle synthesis (Objective 1) and the materials processing of interrupted early stage sintering (Objective 2). This is complemented by an in-depth characterization of the transport as well as spectroscopic properties and data modelling (Objective 3). My group will use this know-how for the fabrication of test devices (Objective 4). This combination will provide the first macroscopic quantum transport devices that utilize the unique electronic properties of surface states, overcoming the problem of bulk carrier domination
Campo scientifico (EuroSciVoc)
CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP. Cfr.: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP. Cfr.: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
È necessario effettuare l’accesso o registrarsi per utilizzare questa funzione
Programma(i)
Argomento(i)
Invito a presentare proposte
(si apre in una nuova finestra) ERC-2019-COG
Vedi altri progetti per questo bandoMeccanismo di finanziamento
ERC-COG - Consolidator GrantIstituzione ospitante
45141 Essen
Germania