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Tailoring topological properties in Weyl semimetal thin films

Descrizione del progetto

Controllo delle proprietà elettriche uniche nei semimetalli topologici

I semimetalli di Weyl e Dirac, scoperti di recente, sono tipi di materiali topologici che stanno suscitando grande interesse per la loro pletora di potenziali applicazioni, tra cui la fisica delle alte energie, la fisica dello stato solido, l’elettronica, la spintronica, la spin-caloritronica, il calcolo quantistico e la raccolta di energie. Il progetto TOP WSF, finanziato dal programma Marie Skłodowska-Curie, prevede la fabbricazione di pellicole sottili di semimetalli topologici selezionati a diversi stati di terra magnetici (non magnetici, ferromagnetici, antiferromagnetici non collineari). Il progetto ricorrerà alla deposizione laser pulsata per sintetizzarle e definirà un protocollo per ottimizzare le condizioni di crescita. L’obiettivo finale è quello di studiare in che modo le loro proprietà di trasporto topologico elettrico e termoelettrico si evolvono in funzione di diversi parametri, tra cui lo spessore della pellicola sottile, la temperatura, i campi magnetici e la deformazione.

Obiettivo

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.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

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

Vedi tutti i progetti finanziati nell’ambito di questo schema di finanziamento

Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) H2020-MSCA-IF-2019

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Coordinatore

UNIVERSITA DEGLI STUDI DI GENOVA
Contributo netto dell'UE
€ 171 473,28
Indirizzo
VIA BALBI 5
16126 GENOVA
Italia
Regione
Centro (IT) Lazio Roma
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
€ 171 473,28