DFT+DMFT Untersuchung von stark korrelierten topologischen Materialien

• Antragsteller: Professor Hongbin Zhang, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Theoretische Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 314924804

Stark korrelierte topologische Phasen vereinen die emergenten Phänomene von spontaner Symmetriebrechung, die durch Elektron-Elektron Wechselwirkung verursacht wird, mit der nichttrivialen Topologie der Quanten-Wellenfunktionen. Materialien, die solche Phasen beherbergen können, sind vielversprechende Kandidaten für ein breites Spektrum an Anwendungen. Allerdings steht eine Charakterisierung der topologischen Eigenschaften basierend auf genauen Elektronenstrukturrechnungen, die Methoden über die Dichtefunktionaltheorie (DFT) hinaus benutzen und Korrelationseffekte angemessen berücksichtigen, für reale Materialien bislang aus. Eine solche konsistente Methode, den topologischen Charakter von korrelierten Materialien zu bestimmen, ist sehr wertvoll, um aktuelle experimentelle Beobachtungen zu verstehen und um den Weg für die weitere Entwicklung von neuartigen Materialien zu weisen. Das Ziel dieses Projekts ist es, ausgehend von DFT und dynamischer mean-eld Theorie (DMFT) effektive theoretische Methoden zu implementieren, die zur Charakterisierung von korrelierten Systemen benutzt werden können, und sich dabei auf Systeme zu konzentrieren, in denen lokale elektronische Korrelationen besonders wichtig sind. Wir beabsichtigen, die derzeitige DFT+DMFT Methodik um eine konsistente Behandlung von Spin-Bahn Wechselwirkung und lokalen Korrelationen zu erweitern und auf die genaue Berechnung der Elektronenstruktur anzuwenden, um verschiedene topologische Invarianten gemäß der vereinfachten wechselwirkenden topologischen Theorie zu bestimmen. Während ein besonderer Schwerpunkt auf die topologische Charakterisierung von korrelierten isolierenden Materialen sowie wie die explizite Untersuchung von Oberflächenzuständen in diesen Materialien durch Rechnungen mit Slab-Geometrie fällt, gilt unsere ausdrückliche Aufmerksamkeit auch semimetallischen Systemen mit nichttrivialer topologischer Natur sowie einer quantitative Untersuchung derer speziellen Transporteigenschaften.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1666: Topologische Isolatoren: Materialien - grundlegende Eigenschaften - Strukturen für Bauelemente
• Mitverantwortlich: Jürgen Weischenberg