Epitaktische Schicht Epitaxial layer Substrat Substrate Molekularstrahl Molecular beam 14 ct.qmat AREA A B C D Die in Dresden im Laborofen gezüchteten Kristalle wurden in Würzburg mittels Photoelektronenspektroskopie analysiert. Dabei zeigte sich: Nur ganz bestimmte Oberflächen des Materials mit spezieller atomarer Zusammensetzung entfalten außergewöhnliche Effekte wie das Potenzial zur nahezu verlustfreien Stromleitung. „Deshalb gehen wir von gewachsenen, dreidimensionalen Einkristallen zu atomgenauen Crystals of MnBi2Te4 were grown in a laboratory furnace in Dresden, and then analyzed in Würzburg using photoelectron spectroscopy. This revealed that extraordinary effects such as the potential for almost lossless current conduction are only exhibited by specific surfaces of the material with particular atomic content. “That’s why we’re switching from growing three-dimensional single crystals to two-dimensional zweidimensionalen Schichten über“, erklärt Hendrik Bentmann von der JMU Würzburg. Die Herausforderung: „Die Oberfläche soll von sehr hoher Qualität, der Atomfilm aber so superdünn wie möglich sein. Wir schaffen es bis auf einen Nanometer – das entspricht einem Millionstel Millimeter.“ Das dafür angewendete Verfahren heißt layers whose thickness is a matter of atoms,” explains Hendrik Bentmann from the JMU Würzburg. Apart from ensuring the surface is of very high quality, the main challenge is to create an atomic film that’s as thin as possible: “We’ve managed to get it down to one nanometer – that’s a millionth of a millimeter.” The process employed Molekularstrahlepitaxie (Molecular Beam Epitaxy, MBE): Im Ultrahochvakuum werden die Ausgangsstoffe über Verdampferöfen in dünnen Schichten auf ein Trägermaterial aufgebracht und wachsen nahezu frei von Verunreinigungen – Atomlage für Atomlage. Maximal 30 Minuten dauert das Herstellen einer 0,5 x 0,5 cm kleinen 2D-Probe. is called molecular-beam epitaxy. Working in an ultra-high vacuum, the starting materials are deposited in thin layers on a base material using evaporation furnaces. The crystals grow atomic layer by atomic layer with almost no impurities. It takes no longer than 20 minutes to produce a small 2D sample about 25 square millimeters in size. Atomlage für Atomlage wird bei der Molekularstrahlepitaxie (Molecular Beam Epitaxy, MBE) aufgebracht. Eine der größten MBE-Anlagen für neue Quantenmaterialien steht in Würzburg. Molecular-beam epitaxy is a fabrication method in which atomic layers are deposited one at a time. One of the biggest MBE systems used for new quantum materials is in Würzburg. Die Oberfläche entscheidet What counts is the surface
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