He3-Kryostat mit supraleitendem Magnet

• Fachliche Zuordnung: Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung in 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 451544120

Es wird ein Kryostat mit integriertem supraleitendem Magneten für die Integration eines Selbstbau-Rastertunnelmikroskops beantragt. Für die geplante Anwendung wird eine Endtemperatur (Probe) von < 500 mK angestrebt, wobei gleichzeitig eine möglichst niedrige Amplitude mechanischer Schwingungen zu gewährleisten ist. Die Standzeit sollte > 40 Stunden betragen. Für die Integration in bestehende Ultrahochvakuum-Anlagen muss der Anschlussflansch CF-kompatibel sein. Mit dem hier beantragten Magnetkryostat-System sollen zwei wissenschaftliche Ziele verfolgt werden: (i) die Untersuchung unkonventioneller oder topologischer Supraleiter sowie (ii) die Charakterisierung elektronischer Zustände reiner und (magnetisch) dotierter topologischer Materialien. Mit dem neuen Kryostaten erwarten wir wesentlich tiefere Einblicke in die oben erwähnten Probensysteme zu gewinnen. Basierend auf dem hier beantragten Kryostaten werden wir ein Tieftemperatur-Rastertunnelmikroskop für den Einsatz bei ca. 350 mK bis 500 mK aufbauen, so dass wir eine Energieauflösung erwarten, die bezüglich der bisher in unserer Arbeitsgruppe erreichbaren Auflösung etwa um einen Faktor 2,5–3 verbessert sein wird. In Zusammenhang mit (i) werden wir mit dem hier beantragten Magnetkryostat-System aufgrund ihrer niedrigen Übergangstemperatur bislang unzugängliche Probensysteme zu untersuchen können. Darüber hinaus wird die deutlich besserer Energieauflösung eine Separation der verschiedenen, teilweise konkurrierenden Effekte in potentiellen Majorana-Systemen erlauben. Erst so lassen sich Shiba-Zustände und Caroli-de Gennes-Matricon Zustände mit ausreichender Sicherheit von topologischen Quasiteilchen unterscheiden. Bezüglich (ii) wird die verbesserte Energieauflösung zu einem besseren Verständnis der Lebensdauer elektronischer Zustände in Landau-Niveaus ermöglichen, so die in topologischen Isolatoren relevanten Streuprozesse aufgeklärt werden können.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: He3-Kryostat mit supraleitendem Magnet
• Gerätegruppe: 8550 Spezielle Kryostaten (für tiefste Temperaturen)
• Antragstellende Institution: Julius-Maximilians-Universität Würzburg
• Leiter: Professor Dr. Matthias Bode