i ct.qmat 39 Jiwoong Kim hat in Südkorea promoviert und arbeitet an einer einzigartigen MBE-Anlage, die für die Herstellung topologischer supraleitender Halb-Heusler-Dünnschichten spezifiziert ist. „Das MBE-System bietet eine präzise Kontrolle über die Entstehung des kristallinen Films. Neben der Geschwindigkeit lassen sich verschiedene Parameter variieren, um ein hochqualitatives Schichtwachstum zu erzeugen“, so der Postdoc. Having earned a doctorate in South Korea, Jiwoong Kim is now working on a unique MBE system built to fabricate topological superconducting half-Heusler thin films. “The MBE system allows the formation of the crystalline film to be precisely controlled,” the postdoc explains. “Apart from the speed, other parameters can be adjusted to enable high- quality film growth.” Moving to Dresden: To take research to the next level, an MBE system from Würzburg is being relocated to Dresden. On arrival, it will be hooked up to the local system and coupled to a scanning tunnelling microscope. This will enable samples to be transferred completely in vacuum, as otherwise the sensitive surface of the MBE layer would immediately react with air. New measurements will shed more light on the electronic properties both inside and on the edge of the thin crystalline film – and reveal whether it really is a topological superconductor. Hoffnungsträger: Claudia Felser vom Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe in Dresden (S. 54), ebenfalls ct.qmatGründungsmitglied, hatte eine Verbindung von Yttrium, Platin und Bismut (YPtBi) als vielversprechenden Kandidaten für topologische Supraleitung theoretisch beschrieben. Dieses kristalline Material wurde in Würzburg per Molekularstrahlepitaxie (MBE) erfolgreich und präzise als hauchdünner YPtBi-Film in der passenden Struktur hergestellt. Anschließend arbeiteten die Wissenschaftler:innen daran, die Qualität der Dünnschichtprobe noch weiter zu verbessern. Rund sechs Stunden dauert in der MBE-Anlage das Wachstum einer 60 Nanometer feinen, atomar perfekt angeordneten Schicht auf einem fünf Millimeter breiten und 14 Millimeter langen Wafer. Experimentell konnte bereits gezeigt werden, dass die hochwertige YPtBi-Dünnschicht supraleitend ist. Umzug nach Dresden: Um die Forschungen weiter voranzutreiben, geht ein MBE-System aus Würzburg auf die Reise nach Sachsen. Im Dresdner Labor wird es an das dortige System angebunden sowie mit einem Rastertunnelmikroskop (Scanning Tunnelling Microscopy, STM) gekoppelt, sodass die Proben vollständig im Vakuum transferiert werden können. Die empfindliche Oberfläche der MBE-Schicht würde sonst sofort mit der Umgebungsluft reagieren. Die neuen Messungen sollen Klarheit über die elektronischen Eigenschaften innerhalb und am Rand des dünnen Kristallfilms bringen – und ob es sich tatsächlich um einen topologischen Supraleiter handelt. Sprungtemperatur Transition temperature ... bezeichnet die Temperatur, unterhalb derer Supraleitung in einem Material auftritt. ... is the temperature below which superconductivity occurs in a material. Paper highlight Molecular beam epitaxy of a half-Heusler topological superconductor candidate YPtBi (to be published, 2023).
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