O Instytucie

Typ projektu: NCN MINIATURA 4

Kierownik projektu: dr Orest Pavlosiuk

Opis projektu:

Celem niniejszego działania naukowego jest zweryfikowanie obecności topologicznie nietrywialnych stanów elektronowych w związkach o składzie chemicznym MX2, gdzie M–Zr lub Hf, a X–P lub As, poprzez badania ich własności transportu elektronowego. Jako przedmiot badań wybrano grupę związków MX2, ponieważ z wyników teoretycznych i eksperymentalnych wynika, że nietrywialnie topologiczne stany w związkach ZrP2, ZrAs2 oraz HfP2 znajdują się tuż przy powierzchni Fermiego, a niewielka wartość magnetooporu związku HfP2 wyklucza obecność kompensacji nośników ładunku różnego rodzaju, która jeśli występuje prowadzi do olbrzymich wartości magnetooporu i często dominuje własności pochodzące od stanów topologicznie nietrywialnych. Związki ZrAs2 oraz ZrP2są uważane za przedstawicieli nowej rodziny semimetali topologicznych o szczególnym kształcie linii węzłowych (z ang. topological semimetals with butterfly-like nodal lines). Niewiele wiadomo o ich właściwościach transportu elektronowego, dlatego ta grupa materiałów topologicznych ma duży potencjał dotyczący nowych odkryć. Planowane do badań związki ZrP2, ZrAs2, HfP2, HfAs2zostały otrzymane przez nas wcześniej w postaci monokryształów. Podczas realizacji działania naukowego będzie przeprowadzona wstępna charakterystyka właściwości transportu elektronowego (pomiary oporu, poprzecznego magnetooporu) tych czterech związków. Jednak najważniejszym celem niniejszego działania naukowego będzie weryfikacja czy podłużny magnetoopór tych związków jest ujemny. Osobliwością semimetali topologicznych jest chiralna anomalia magnetyczna, której jednym z przejawów we właściwościach transportu elektronowego jest ujemny podłużny magnetoopór (z ang. longitudinal magnetoresistance, LMR). Jednak, ujemny LMR może pojawiać się w materiałach o trywialnej topologii struktury elektronowej na skutek niejednorodnego rozkładu prądu (ang. current jetting)w badanej próbce. Ten efekt może być wyeliminowany poprzez przygotowanie próbki o zadanym stosunku długości do szerokości oraz odpowiednie nanoszenie kontaktów elektrycznych, co zostanie uwzględnione podczas przygotowywania próbek do pomiarów. W przypadku znalezienia ujemnego LMR w badanych związkach zostanie wykonany dodatkowy test (squeeze test), aby wykluczyć możliwość jego pochodzenia od innych efektów pasożytniczych. Wszystkie pomiary własności transportu elektronowego będą przeprowadzane w szerokim zakresie temperatur od 2 K do 300 K i pól magnetycznych do 14 T przy użyciu komercyjnej platformy pomiarowej Quantum Design PPMS-14. Pomiary podłużnego magnetooporu będą przeprowadzone na tym samym urządzeniu, przy użyciu rotatora. Przed pomiarami monokryształy zostaną zorientowane wzdłuż pewnych kierunków krystalograficznych za pomocą metody Lauego, przy użyciu komercyjnej kamery Lauego PROTO Laue-COS. Wszystkie urządzenia pomiarowe niezbędne do przeprowadzenia badań są dostępne w Oddziale Badań Magnetyków Instytutu Niskich Temperatur i Badań Strukturalnych Polskiej Akademii Nauk.