Ein Überblick über unsere Forschungsinteressen

Die gegenseitige Wechselwirkung der Atome in kondensierter Materie bewirkt eine Vielzahl isolierender, metallischer, magnetischer oder supraleitender Zustände mit neuartigen kollektiven Anregungen. Oft treten diese in Materialien mit teilweise gefüllten d- oder f-Schalen auf, deren Elektronen sich nicht unabhängig voneinander bewegen können. Unser Forschungsinteresse gilt solchen korrelierten Elektronensystemen. Durch kleine Änderungen der chemischen Zusammensetzung, ein angelegtes Magnetfeld oder angelegten Druck, kann der Grundzustand solcher Systeme z.B. zwischen isolierend/metallisch oder magnetisch/unmagnetisch geschaltet werden. Man spricht hier von einem Quantenphasenübergang. Wir untersuchen unkonventionelle Supraleitung, Nicht-Fermiflüssigkeits- und Spinflüssigkeits-Verhalten in Materialien mit Quantenphasenübergängen. Dies ist aus Sicht der Grundlagenforschung sehr spannend. Außerdem sind diese Materialen im Hinblick auf die langfristige Entwicklung neuer Technologien, zum Beispiel im Bereich elektronischer Bauelemente vielversprechend.

Methodisch reicht unser Arbeitsgebiet von der Probensynthese, über deren Charakterisierung, zur detaillierten Untersuchung der Probeneigenschaften bis hin zu sehr tiefen Temperaturen, hohen Drücken und hohen Magnetfeldern. Hier kommt ein breites Methodenspektrum zum Einsatz, z.B. elektrischer Widerstand, magnetische Suszeptibilität, spezifische Wärme, Wärmetransport und thermische Ausdehnung. Für weiterführende mikroskopische und dynamische Untersuchungen arbeiten wir eng mit zahlreichen nationalen und internationalen Gruppen zusammen.

Trennung von Einkristallen aus dem Flussmittel bei hohen Temperaturen in einer Zentrifuge

Unsere experimentellen Arbeiten basieren auf Einkristallen, die wir mittels hochentwickelter Methoden herstellen, sowie auf epitaktischen Schichten, die wir als Einfachschichten oder als Heterostrukturen unter Verwendung optimierter Epitaxieprozesse deponieren. Diese Verfahren ermöglichen es uns, hochwertige Proben aus einem breiten Spektrum von Materialien zu schaffen, deren Struktur bis auf atomarer Ebene kontrolliert werden kann. Die Schichtsysteme werden unter Verwendung moderner Reinraumtechniken mit optischen oder elektronenstrahl-lithographischen Verfahren und Ionenstrahlätzen hochauflösend strukturiert und anschließend auf ihre elektronischen und magnetischen Eigenschaften hin untersucht.

Einsatz für unseren Mischungskryostat für Experimente bei Temperaturen zwischen 20 mK und 1 K (Photo um 90 Grad gedreht)