Untersuchung des Magnetismus von Leerstellen und Randzuständen in Graphen mittels Elektronenspinresonanz und Rastertunnelspektroskopie

• Antragsteller: Dr. Vladislav Kataev; Professor Dr. Markus Morgenstern
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 282981637

Ziel des Projektes ist ein detailliertes Verständnis der Spinwechselwirkungen wohldefinierter Spinzentren in Graphen. Das System dient als Beispielsystem des defektinduzierten Magnetismus, der kontrovers in der Literatur diskutiert wird [1-3]. Während eine elektronische Resonanz am Dirac-Punkt sowie der Paramagnetismus einzelner Leerstellen experimentell für Graphen etabliert ist, fehlt eine systematisch quantitative Untersuchung der Wechselwirkung zwischen den Spinzentren. Aufbauend auf einem Experiment, in dem wir zuletzt eine Signatur präferentiell antiferromagnetischen Kopplung zwischen Graphen-Leerstellen eindeutig nachweisen konnten [A1], schlagen wir eine systematische Studie vor, die Elektronenspinresonanz (ESR) und Rastertunnelspektroskopie einschließlich rauschspektroskopischer Messungen kombiniert. Wir wollen die effektive Kopplungskonstante zwischen den Leerstellen als Funktion von Leerstellen- und Elektronendichte auf verschiedenen Substraten mittels makroskopischer ESR bestimmen. Darüber hinaus streben wir eine lokale Messung der effektiven Kopplungskonstante sowie des Resonanzsignals mittels rastertunnelspektroskopischer Techniken an. Außerdem werden wir die Leerstellen durch kontrollierte Oxidation in Löcher mit Zick-Zack-Rändern entwickeln, die mit denselben Techniken untersucht werden. Das resultierende, detaillierte Verständnis der Spinkopplungseigenschaften in Graphen kann als Grundlage für andere Systeme mit ungeordneten Spinzentren dienen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Israel
• ausländischer Mitantragsteller: Professor Dr. Yishai Manassen