Kryogenfreier Mischkryostat mit ausgewählten Optionen

• Fachliche Zuordnung: Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung in 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 448942660

Wir beabsichtigen den Kauf eines „cryogen-free dilution refrigerator“ geeignet für den Einbau eins SQUID Magnetometer mit der Zielsetzung, Magnetisierungseigenschaften bei Millikelvin Temperaturen zu untersuchen. Während SQUID Systeme, die bis zu Temperaturen von 1.5K arbeiten allgegenwärtig sind, stehen solche Systeme für tiefe Temperaturen in diesem Forschungsgebiet nicht zur Verfügung. Es existieren aber relevante Fragen im Bezug auf die magnetischen und supraleitenden Eigenschaften von topologischen Isolatoren, deren Untersuchung genau solche Geräte benötigen. Als Beispiel betrachten Sie die elektrischen quanten Effekte, welche die Grundlage für das neue SI Einheitensystem bilden. Eine vielversprechende neue Materialklasse für die Anwendung in diesem Forschungsgebiet sind magnetische topologische Isolatoren. Diese erlauben es den quanten Hall Widerstand ohne externes magnetisches Field, in Form des sogenannten quanten anomalen Hall Effektes (QAHE), zu realisieren. Allerdings ist der Ursprung des ferromagnetischen Zustandes in diesen topologischen Isolatoren immer noch unklar. Um diesen Zustand zu verstehen, muss dieser bei Temperaturen deutlich unter 1K gemessen werden. Dies entspricht den Messbedingungen der Proben, welche den QAHE zeigen. Ein grundlegendes Ziel ist daher die Entwicklung von Techniken zur genauen Charakterisierung der magnetischen und strukturellen Eigenschaften der QAHE-Bauelemente, insbesondere des V-dotierten (Bi, Sb)Te-Systems mit hoher Auflösung unter Verwendung des SQUID-Sensors, der bei variablen Temperaturen von 30 K bis 10 mK arbeiten kann. Diese Techniken ermöglichen uns einige grundlegende physikalische Fragen zur Natur des ferromagnetischen Zustands in diesem Material zu beantworten. Die Verfügbarkeit eines mK-SQUID Magnetometer ist zusätzlich zu diesem Hauptziel auch für Projekte zur topologischen Supraleitung und für unsere anderen Untersuchungen zu magnetischen TI von Vorteil. Dieses Instrument wird eine einzigartige Untersuchungstechnik auf diesem Forschungsgebiet bieten und es uns ermöglichen, das Verständnis dieser wichtigen neuartigen Materialien erheblich voranzutreiben.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Kryogenfreier Mischkryostat mit ausgewählten Optionen
• Gerätegruppe: 8580 Behälter für flüssige Gase
• Antragstellende Institution: Julius-Maximilians-Universität Würzburg
• Leiter: Professor Dr. Laurens W. Molenkamp