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Tailoring topological properties in Weyl semimetal thin films

Projektbeschreibung

Steuerung der einzigartigen elektrischen Eigenschaften topologischer Halbmetalle

Die kürzlich entdeckten Weyl- und Dirac-Halbmetalle sind topologische Materialien, die aufgrund ihrer zahlreichen möglichen Anwendungen viel Aufmerksamkeit erregen. Dazu zählen Anwendungen in der Hochenergiephysik, Festkörperphysik, Elektronik, Spintronik, Spin-Caloritronik, Quanteninformatik und Energieernte. Das im Rahmen der Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen finanzierte Projekt TOP WSF plant, dünne Schichten ausgewählter topologischer Halbmetalle mit verschiedenen magnetischen Grundzuständen (nicht magnetisch, ferromagnetisch und nicht-kollinear antiferromagnetisch) herzustellen. Das Projekt wird sich zu ihrer Synthese die Pulslaserabscheidung zunutze machen und ein Protokoll entwickeln, um die Abscheidungsbedingungen zu optimieren. Das letztendliche Ziel besteht darin, zu untersuchen, wie ihre topologischen elektrischen und thermoelektrischen Übertragungseigenschaften sich je nach verschiedenen Parametern wie Dicke der Schicht, Temperatur, Vorhandensein von Magnetfeldern und Belastung verändern.

Ziel

Recently discovered topological Dirac and Weyl semimetals are provoking an incredible interest not only because they represent a point of contact between high-energy and solid state physics, but also due to the technological perspectives they offer in the fields of electronics, spintronics, spin-caloritronics, quantum computing and energy harvesting. Although several exceptional properties, caused by the non-trivial topology, have been observed on macroscopic single crystals, many concrete applications pass through the integration of candidate materials into nano/micro-structured devices. To this aim, the establishment of methods to fabricate high-quality thin films and the investigation of the evolution of their topological transport properties with scaling the sample dimensions is a crucial step, but the current state of art is still strongly lacking.
In this project, I want to fabricate thin films of selected topological semimetals with different magnetic ground states (non-magnetic, ferromagnetic, non-collinear antiferromagnetic) using the pulsed-laser deposition technique and set a protocol to optimize the growing conditions. The aim is to explore the evolution of their topological electric and thermoelectric transport properties, including anomalous Hall and Nernst effects, chiral anomalies and giant magnetoresistance, as a function of different tunable parameters (thin film thickness, sample lateral size, temperature, magnetic field, strain). This will be achieved through a sophisticated method of sample patterning with a multiple-approach, which combines optical lithography and focused-ion-beam techniques. In this way, I will be able to obtain highly conditioned micro/nano-structures with an optimal control over the geometrical factors. This study will be of crucial importance to obtain at the same time a new insight into the fundamental physics of topological semimetals and a clue into the actual perspectives of transport devices.

Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)

Schlüsselbegriffe

Programm/Programme

Thema/Themen

Finanzierungsplan

MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)

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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

(öffnet in neuem Fenster) H2020-MSCA-IF-2019

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Koordinator

UNIVERSITA DEGLI STUDI DI GENOVA
Netto-EU-Beitrag
€ 171 473,28
Adresse
VIA BALBI 5
16126 GENOVA
Italien
Region
Centro (IT) Lazio Roma
Aktivitätstyp
Higher or Secondary Education Establishments
Links
Gesamtkosten
€ 171 473,28