Der Quanten-Hall-Effekt spielt traditionell nur in zweidimensionalen Elektronensystemen eine Rolle. Kürzlich jedoch wurde eine dreidimensionale Version des Quanten-Hall-Effekts im Dirac-Halbmetall ZrTe5 beschrieben. Es wurde vorgeschlagen, dass diese Version aus einer magnetfeldinduzierten Fermi-Oberflächeninstabilität resultiert, die das ursprünglich drei-dimensionale Elektronensystem in einen Stapel von zwei-dimensionalen Elektronensystemen umwandelt. Jetzt haben Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe in Dresden, an der Technischen Universität Dresden, am Brookhaven National Laboratory in New York, am Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, dem Max-Planck-Institut für Mikrostrukturphysik in Halle und am Würzburg-Dresden Cluster of Excellence ct.qmat zeigen können, dass das Elektronensystem von ZrTe5 entgegen der ursprünglichen Erklärung auch im Magnetfeld drei-dimensional bleibt und, dass die quasi-Quantisierung des Hall Effekts trotzdem direkt mit Quanten-Hall-Physik verknüpft ist.
Spezifischer Hall-Widerstand als Funktion des angelegten Magnetfeldes bei einer Temperatur von 2 K in Einheiten des Planck’schen Wirkungsquantums h, der Elementarladung e und dem Fermiwellenvektor entlang des angelegten Magnetfeldes kF,z. Links oben zeigt eine Skizze der Probe. Rechts unten ist die drei-dimensionale Fermifläche der Elektronen in ZrTe5 dargestellt.
Spezifischer Hall-Widerstand als Funktion des angelegten Magnetfeldes bei einer Temperatur von 2 K in Einheiten des Planck’schen Wirkungsquantums h, der Elementarladung e und dem Fermiwellenvektor entlang des angelegten Magnetfeldes kF,z. Links oben zeigt eine Skizze der Probe. Rechts unten ist die drei-dimensionale Fermifläche der Elektronen in ZrTe5 dargestellt.
Die Erkenntnisse aus der Studie über Quanten-Hall-Physik in der dritten Dimension lassen sich universell auf konventionale Metalle übertragen und versprechen eine einheitliche Erklärung der in der Vergangenheit oft rätselhaften Plateaus, die bei Hall-Messungen in vielen drei-dimensionalen Materialien beobachtet worden sind. Darüber hinaus kann das Konzept direkt angewendet werden, um den zwei-dimensionalen Quanten-Anomalen-Hall-Effekt auf generische drei-dimensionale Magnete zu verallgemeinern.
Topologische elektronische Zustände sind entgegen bisheriger Annahmen in fast jedem bekannten Material vorhanden, wenn man zulässt, dass die Zahl der Elektronen im Material leicht variiert wird. Dieser Satz fasst die allgegenwärtige Bandtopologie sehr gut zusammen – ein Konzept, das diese Woche Thema eines von einem internationalen Forscherteam…
The study of ultra-pure materials still has many ways to surprise and delight! For delafossite metals it was shown that wires sculpted from the same single crystal have very different resistivities depending on the angle at which they are cut. From the fundamental physics point of view, the laws of bulk resistivity are being broken.
Wir freuen uns, bekannt geben zu können, dass Professor Joshua Goldberger von der Ohio State University in den Vereinigten Staaten ein von der Humboldt-Stiftung gefördertes Friedrich-Wilhelm-Bessel-Stipendium erhalten hat. Dieses angesehene Stipendium berechtigt ihn, ein Sabbatical in Deutschland zu verbringen, die meiste Zeit davon an unserem…
Two bistable and reversibly controllable antiferromagnetic states in strained BiFeO3 (BFO) films are discovered. These two non-volatile antiferromagnetic states are successfully patterned with a non-contact approach combining both optical and magnetic methods. The written antiferromagnetic pattern is electrically readable with at least 30% signal difference. This work promises an efficient route toward practical applications of antiferromagnetic spintronics.
Spintronische Bauelemente basieren auf der Nutzung des fundamentalen Elektronenspins zur Übertragung und Speicherung von Informationen. Ihr Einsatz würde keine Ladungsströme für ihren Betrieb erfordern und zu einer verbesserten Energieeffizienz mit geringerem Stromverbrauch, höherer Datenverarbeitungsgeschwindigkeit und besserer Integration von…
Andrei Bernevig, Princeton University, USA, Haim Beidenkopf, Weizmann Institute of Science, Israel, und Claudia Felser, Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe, Dresden, Deutschland, stellen in ihrer neuen Übersichtsarbeit über magnetische topologische Materialien die neuen theoretischen Konzepte vor, die Magnetismus und Topologie miteinander verbinden. Es werden neue magnetische topologische Materialien und potenzielle möglichen Anwendungen in der Spin- und Quantenelektronik identifiziert sowie als Materialien für eine effiziente Energieumwandlung diskutiert.
