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Institutsleitung
Prof. Dr. Matthieu Le Tacon
Adresse
Karlsruher Institut für Technologie
Institut für Festkörperphysik
Hermann-von-Helmholtz-Platz 1
D-76344 Eggenstein-Leopoldshafen
Postadresse
Karlsruher Institut für Technologie
Institut für Festkörperphysik
Postfach 3640
D-76021 Karlsruhe
Telefon 0721608-26751
Fax       0721608-24624
E-mail
Carmen DoerflingerZvf0∂kit edu

KIT Campus Nord
Gebäude 425

21.11.2017

Termine


Willkommen im Institut für Festkörperphysik (IFP)

Am Institut für Festkörperphysik werden elektronische Eigenschaften von kondensierter Materie untersucht. Der Schwerpunkt liegt hierbei auf neuartigen Systemen, bei den Quantenkorrelationen und starke elektronische Wechselwirkungen eine wesentliche Rolle spielen.

Das Zusammenwirken der uns zur Verfügung stehenden experimentellen und theoretischen Methoden zielt auf ein tiefgreifendes Verständnis dieser Systeme ab. Die Skala von Methoden reicht hierbei von modernsten Verfahren der Materialherstellung (Einkristalle and dünne Filme) über Transport- und thermodynamische Messverfahren, Röntgenbeugung, inelastische Streuung von Photonen und Neutronen bis zu Elektronen-Spektroskopie und -Spektromikroskopie. Untersuchungen können auch unter extremen Bedingungen (Temperaturen im mK-Bereich, Magnetfelder bis zu 14 T, hoher Druck, Dehnung ...). durchgeführt werden.

Eine hochentwickelte theoretische Modellierung und ab-initio-Simulationen vermitteln wertvolle Einsichten in die Vorbereitung der Experimente und die Interpretation der hierbei gemessenen Daten.

Die Experimente werden am IFP und an verschiedenen an anderen Forschungseinrichtungen installierten Geräten durchgeführt, insbesondere an der Weich-Röntgen-Analytik-Anlage WERA und am 3-Achsen-Neutronen-Spektrometer 1T.

Die Forschung wird im Rahmen des HGF-Programms Science and Technology of Nanosystems (STN) in dem Themengebiet "Condensed Matter and Molecular Building Blocks" durchgeführt. WERA ist auch an der Plattform Karlsruhe Nano-Micro Facility (KNMF) beteiligt.


Veröffentlichungen - Glanzstücke  / Neues


Magnetische Wechselwirkung dominiert in BaFe<sub>2</sub>As<sub>2</sub>
Magnetische Wechselwirkung dominiert in BaFe2As2

Die Hochtemperatur-Supraleitung in auf Fe basierenden Materialien steht in enger Verbindung mit magne-tischen, aber auch orbitalen, Gitter- und nematischen Freiheitsgraden. Bei der Muster-Ausgangsverbindung BaFe2As2 sprechen die Anisotropien der magnetischen Suszeptibilität und des elektrischen Widerstands bei Anlegen einer starken symmetriebrechenden Dehnung sehr für eine dominante Rolle des Magnetismus in dieser Hierarchie von Wechselwirkungen.

Nat. Commun. 8 (2017) 504

Überleitung bei Spin-Anregungen in Kupraten
Überleitung bei Spin-Anregungen in Kupraten

Spin-Anregungen in überdotiertem Tl2Ba2CuO6+δ und (Bi,Pb)2(Sr,La)2CuO6+δ wurden mittels resonanter inelastischer Röntgenstreuung (RIXS) untersucht. Die RIXS-Spektren von unterdotierten und optimal dotierten Kuprat-Supraleitern werden von einem Paramagnon-Signal beherrscht, dessen charakteristische Energie nicht von der Photonenenergie abhägt. Bei Überdotierung zeigen die RIXS-Daten eine scharfe Überleitung in einen Bereich mit einem großen Beitrag von inkohärenten Teilchen-Loch-Anregungen.

Phys. Rev. Lett. 119 (2017) 97001

Rolle von Apex-Sauerstoff in Kuprat-Supraleitern
Rolle von Apex-Sauerstoff in Kuprat-Supraleitern

Für Ausgangsverbindungen von Kuprat-Supraleitern, die sich hinsichtlich der Anzahl von Apex-Sauerstoffatomen unterscheiden, wurden mittels resonanter inelastischer Röntgenstreuung die magnetischen Spektren über einen weiten Bereich des reziproken Raums und mit bisher noch nicht erreichter Genauigkeit gemessen. Die Abwesenheit von Apex-Sauerstoffatomen vergrößert die Reichweite von Hüpfprozessen in der Ebene und führt in CaCuO2 anscheinend zu einem echt drei-dimensonalem Austauschbindungs-Netzwerk.

Nat. Phys. (2017)

TiO<sub>x</sub>-Nanoröhren für Gas-Analyse-Multisensoren
TiOx-Nanoröhren für Gas-Analyse-Multisensoren

Im Hinblick auf kostengünstige, aber dennoch hochempfindliche und -selektive Gas-Sensoren zur zuverlässigen Umweltüberwachung wurden TiOx-Nanoröhren-Schichten auf Multisensor-Array-Chips hergestellt. Bei Betriebstemperaturen bis zu 400 °C konnte eine vielversprechende Empfindlichkeit und Selektivität hinsichtlich organischer Dämpfe im ppm-Bereich gezeigt werden.

Sci. Rep. 7 (2017) 9732

Raman-Streuung an der Higgs-Mode in Ca<sub>2</sub>RuO<sub>4</sub>
Raman-Streuung an der Higgs-Mode in Ca2RuO4

Die quasi-2d antiferromagnetische Ordnung in Ca2RuO4 wurde als Kondensat von energetisch tief liegenden Spin-Bahn-Exzitonen mit Drehimpuls Jeff=1 beschrieben. Raman-Streuung für unterschiedliche Polarisations-Geometrien erlaubt die Unterscheidung der Amplituden-(Higgs-)-Mode dieses Kondensats von Magnonen-Beiträgen. Zusammen mit neueren Daten aus der Neutronenstreuung ist die ein starker Anhaltspunkt für exzitonischen Magnetismus in Ca2RuO4.

Phys. Rev. Lett. 119 (2017) 67201

Entropie-Landschaft der Quantumkritikalität
Entropie-Landschaft der Quantumkritikalität

Auf der Basis allgemeiner thermodynamischer Prinzipien wurde das räumlich-dimensionale Profile der Entropie S in der Nachbarschaft eines quantenkritischen Punkts und der steilste Abstieg in dem entsprechenden vieldimensionalen Raum der mechanischen Spannungen bestimmt. Der Ansatz wird für CeCu6−xAux nahe dem Einsetzen von antiferromagnetischer Ordnung vorgeführt.

Nat. Phys. 13 (2017) 742

Topologische Isolatoren: Elektron-Phonon-Kopplung
Topologische Isolatoren: Elektron-Phonon-Kopplung

Die Elektron-Phonon-Wechselwirkung im metallischen Oberflächenzustand von 3D Topologischen Isolatoren wurde auf der Basis einer grundlegenden Theorie überarbeitet. Für Bi2Se3 und Bi2Te3 ergibt sich eine schwache Gesamtkopplungskonstante < 0.15. Die vorherrschende Kopplung kommt durch optische Moden mit polarem Charakter zustande, der nur schwach von dem metallischen Oberflächenzustand abgeschirmt wird. Diese Kopplung kann durch Dotierung in Festkörper-Volumenzustände weiter verringert werden.

Sci. Rep. 7 (2017) 1059

Analyse der SL-Paarbildung über inelastische STM
Analyse der SL-Paarbildung über inelastische STM

Die Berücksichtigung von inelastischem Tunneln ist wesentlich für die Interpretation von Tunnelspektren unkonventioneller Supraleiter und die direkte Erfassung von elektronischen und bosonischen Anregungen über Rastertunnelmikroskopie (STM). Für den auf Eisen basierenden Supraleiter LiFeAs ergibt sich damit eine starke Evidenz für einen nichtkonventionellen Paar-bildungsmechanismus, wahrscheinlich über magnetische Anregungen.

Phys. Rev. Lett. 118 (2017) 167001

Elektronenkorrelationsstärke in Ba(Fe<sub>1−x</sub>Co<sub>x</sub>)<sub>2</sub>As<sub>2</sub>
Elektronenkorrelationsstärke in Ba(Fe1−xCox)2As2

Die über den Hall-Winkel im Normalzustand bestimmte Stärke der elektronischen Korrelationen in Ba(Fe1−xCox)2As2 kann durch die Verhältnisse von Tc zur Fermi-Temperatur TF, von der Spin-Austausch-energie J zu TF sowie von the transversalen zur longitudinalen Masse charakterisiert werden.

New J. Phys. 19 (2017) 33039

Entropie-Wandlung in magnetischen CePdAl-Phasen
Entropie-Wandlung in magnetischen CePdAl-Phasen

In CePdAl existiert eine langreichweitige antiferromagnetische Ordnung zusammen mit einer geometrischen Frustration eines Drittels der Ce-Momente. Bei tiefen Temperaturen bewirkt der Kondo-Effekt eine Abschirmung der frustrierten Momente. Bei Unterdrückung dieser Kondo-Abschirmung mittels eines Magnetfelds maximieren die freigesetzten Momente die magnetische Entropie und sorgen für eine starke Erhöhung der Frustration, die mittels der beobachteten erhöhten Entropie quantifiziert werden kann.

Phys. Rev. Lett. 118 (2017) 107204

Schalten eines großen anomalen Hall-Effekts
Schalten eines großen anomalen Hall-Effekts

Antiferromagnetische Mn5Si3-Einkristalle wiesen einen außerordentlich großen, stark anisotropen anomalen Hall-Effekt auf: Er zeigt mehrfache Übergänge mit Vorzeichenwechsel bei verschiedenen Magnetfeldern aufgrund feldinduzierter Umordnung der magnetischen Struktur bei nur sehr geringer Veränderung der Gesamtmagnetisierung.

Sci. Rep. 7 (2017) 42982

Thermische Hall-Leitfähigkeit von FeSe
Thermische Hall-Leitfähigkeit von FeSe

Für das supraleitende Halbmetall FeSe (Tc ∼ 8 K) wird vorgeschlagen, dass es im Überleitungsbereich zwischen schwach-koppelndem Bardeen–Cooper–Schrieffer-Supraleiter (BCS) und stark-koppelndem Bose–Einstein-Kondensat (BEC) angesiedelt werden muss. Aus den in Magnetfeldern bis zu 20 T gemessenen longitudinalen und transversalen thermischen Leitfähigkeiten wird abgeleitet, dass sich an der Elektron-Fermi-Fläche eine hochanisotrope kleine und an der Loch-Fermi-Fläche eine isotropere große supraleitende Energielücke ausbildet.

J. Phys. Soc. Jpn. 86 (2017) 14707

Dotierung und Substitution in (Ba,K)(Fe,TM)<sub>2</sub>As<sub>2</sub>
Dotierung und Substitution in (Ba,K)(Fe,TM)2As2

In einer systematischen Studie zur räumlichen und elektronischen Struktur der (Ba,K)(Fe,TM)2As2-Familie (TM: Übergangsmetall) zeigte sich ein sonderbares Verhalten bei Dotierung: Manchmal “widerwillig”, immer entweder auf der Fe- oder auf der As-Position (“positions-entkoppelt”). Diese und andere Beobachtungen wie z.B. die ungewöhnlichen Abfolge der TM-3d-Energieniveaus sprechen für eine geringere Rolle der Ladungsträger-Dotierung bei Supraleitung und Magnetismus in den Pniktiden als erwartet.

J. Phys. Soc. Jpn. 85 (2016) 44707