Opiekun naukowy: dr hab. Daniel Gnida
Temat: Topologiczne izolatory jako nowe inteligentne materiały do zastosowania w spintronice: pomiary własności transportowych wybranych faz Heuslera.
Kontakt: tel. 71 395 4 246, email:
Opis:
Spintornika jest dziedziną, która wykorzystuje spin elektronów oprócz ich ładunku, odblokowując nowe sposoby kontrolowania i manipulowania informacjami w nanoskali. Jednym z najbardziej obiecujących nowych kierunków w spintronice są urządzenia wykorzystujące moment spinowo-orbitalny (SOT). Bazują one na interakcji między spinem elektronu a jego ruchem - zjawisku znanym jako sprzężenie spin-orbita (SOC) - do manipulowania namagnesowaniem bez potrzeby stosowania zewnętrznych pól magnetycznych. Szczególnie atrakcyjne z tego punktu widzenia są heterostruktury łączące izolatory topologiczne (TIs) i materiały ferromagnetyczne (FM). Izolatory topologiczne posiadają bowiem topologicznie chronione stany powierzchniowe, w których spiny elektronów są sprzężone z ich pędem, co umożliwia wysoce efektywną konwersję ładunku na spin. Wśród szeroko badanych układów topologicznych w materii skondensowanej, tak zwane fazy pół-Heuslera (HH) wyróżniają się jako obiecujące alternatywy dla dobrze znanych stopów Bi-Sb, Bi-Se i Bi-Te w kontekście urządzeń SOT.
Badania w tym zakresie prowadzone są w Oddziale Badań Magnetyków przy współpracy z grupą prof. YongChang Lau z Pekinu z Chińskiej Akademii Nauk. Kluczowym wyzwaniem naukowym w ramach prowadzonych badań jest wyjaśnienie zależności między topologicznymi stanami powierzchniowymi a wkładem objętościowym w przewodnictwie elektronowym. Skupimy się na kilku wybranych układach HH. Materiałem badawczym będą próbki w postaci monokryształów oraz cienkich warstw wytworzonych techniką ablacji laserowej oraz/lub napylania magnetronowego. Badania będę dotyczyć głownie pomiarów magneto-transportowych (opór elektryczny, magneto-opór, efekt Halla) w zakresie temperatur 0.05 – 300 K oraz polach magnetycznych 0 – 14 T. Posłużą one jako bezpośrednie narzędzie do zbadania siły sprzężenia spin-orbita, ale również pozwolą na dostarczenie cennych informacji na temat mechanizmów rozpraszania elektronów oraz efektów interferencji kwantowej zachodzących zarówno w kanale przewodnictwa powierzchniowego i objętościowego.
