Transversale Transporteigenschaften und Elektron-Magnon-Wechselwirkung: Eine ab initio Beschreibung

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr. Arthur Ernst; Professorin Dr. Ingrid Mertig
• Fachliche Zuordnung: Theoretische Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 197928803

Anliegen des Projektes ist das Verständnis transversalen Transports unter dem Einfluss endlicher Temperaturen. Wir konzentrieren unsere Untersuchungen auf drei Gebiete: (i) den Spin-Hall- und den Spin-Nernst-Effekt in inhomogenen Systemen mit einem Spinstrom senkrecht zu einer internen Grenzfläche, (ii) den anomalen Hall- und den anomalen Nernst-Effekt in magnetischen Volumensystemen sowie (iii) den Magnon-Hall-Effekt in magnetischen Nanostrukturen. In allen Fällen betrachten wir Antworten auf ein externes Feld, im besonderen auf ein elektrisches Feld oder auf einen Temperaturgradienten. Das Resultat sind transversale Ladungs- oder Spinströme. Die zugehörigen Transportkoeffizienten, das sind die elektrische und die thermische Leitfähigkeit, werden im diffusen Grenzfall durch Lösung der semi-klassischen Boltzmann-Gleichung für Elektronen bzw. Magnonen unter Berücksichtigung des topologischen Berry-Curvature-Feldes infolge der Spin-Bahn-Kopplung beschrieben. Die Streuung der Elektronen erfolgt dabei wahlweise an Verunreinigungen oder an Magnonen. Die ab-initio Behandlung der Elektron-Magnon-Wechselwirkung ist ein wichtiges Ziel des Projektes. In dem von uns gewählten Zugang wird die Elektron-Magnon-Wechselwirkung durch ein adäquat konstruiertes fluktuierendes Kohn-Sham-Potenzial beschrieben, welches mit einem Magnon assoziiert wird. Die Wechselwirkungsstärke ist wesentlich durch den Kern des Austausch-Korrelationspotenzials der zeitabhängigen Dichtefunktionaltheorie bestimmt.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1538: Spin Caloric Transport (SpinCaT)
• Beteiligte Person: Privatdozent Dr. Jürgen Henk