P10 (Scheer): Räumlich aufgelöste Transportspektroskopie von Quantenmaterialien

• Antragstellerin: Professorin Dr. Elke Scheer
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 493158779

Cooper-Paare in hybriden Systemen aus Supraleitern und Ferromagneten (SC-FM) können eine unkonventionelle Symmetrie aufweisen, die zu langreichweitigen, spinpolarisierten Supraströmen (SPSC) durch den Ferromagneten führen. Andererseits können diese Systeme auch gebundene Andreev Zustände (ABS) oder gebundene Majorana Zustände (MBS) beherbergen. SPSC und MBS können aufgrund ihrer verschränkten und kohärenten Natur in der korrelierten Quanteninformationstechnologie zur verlustfreien Informationsübertragung genutzt werden. Allerdings sind die Bedingungen zur zuverlässigen Erzeugung und Detektion von MBS in diesen hybriden Bauelementen noch nicht geklärt, da Details der Grenzfläche eine entscheidende Rolle spielen können und die Identifizierung von MBS und deren Unterscheidung von ABS allein durch Transportexperimente noch eine Herausforderung darstellt. Die Ausgangshypothese unseres Projektteils ist, dass die Kenntnis der spektralen Eigenschaften von niederenergetischen Anregungen und deren Korrelationen und Verschränkung in hochkorrelierten Quantenmaterialien wie Kondo-Systemen nahe dem quantenkritischen Punkt oder Hoch-Tc-Supraleitern zwingend erforderlich ist, um deren Potenzial für Anwendungen in Festkörper-Quantensystemen zu nutzen. Das zentrale Ziel dieses Projektteils ist die Entwicklung eines Weges zum Nachweis elektronischer Korrelationen durch die Kombination von Rastertunnelspektroskopie mit elektronischen Transportmessungen. Dieser Projektteil ergänzt die Palette der Nachweisverfahren für diese exotischen elektronischen Zustände, die im gesamten SFB untersucht werden, um eine lokale Sonde. Ziel ist es, eine Korrelation zwischen der räumlichen Abhängigkeit der lokalen Zustandsdichte und der Strom-Spannungs-Charakteristik von Bauelementen aus unkonventionellen Materialkombinationen herzustellen. Insbesondere wollen wir ein Schema zur Unterscheidung zwischen MBS und ABS entwickeln, Systeme identifizieren, die weitreichende SPSCs beherbergen können, unkonventionelle supraleitende Ordnungsparametersymmetrien aufspüren, einen Beitrag zur Entwicklung eines Cooper-Paar-Splitters leisten und die räumlich-spektroskopischen Signaturen von Kondo-Korrelationen aufzudecken.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Österreich
• Kooperationspartnerin: Professorin Dr. Silke Bühler-Paschen