In dieser Arbeit berichte ich von meinen Untersuchungen der Fermiflächen der topologischer Semimetalle PtGa, CoSi, CaAuAs und CaCdGe. Dazu habe ich die Quantenoszillationen der einkristallinen Proben mittels Drehmomentmagnetometrie gemessen und vergleiche die Resultate mit denen von Dichtefunktionaltheorie-Rechnungen. Aus diesem Vergleich lassen sich die Bandstruktur und Fermiflächen verlässlich bestimmen und damit deren Topologie verifizieren.
PtGa und CoSi kristallisieren in der Raumgruppe P213 (198) und sind damit chiral und nicht zentrosymmetrisch. Sie besitzen eine außergewöhnliche Bandstruktur-Topologie mit hochgradig entarteten Bandberührungspunkten und Bandberührungsflächen, welche empfindlich von der Spin-Bahn-Kopplung abhängt.
PtGa unterliegt einer sehr starken Spin-Bahn-Kopplung, welche den experimentellen Nachweis der topologischen Ladung der Bandberührungspunkte ermöglichte. In CoSi ist die Spin-Bahn-Kopplung schwach, sodass ihre experimentelle Signifikanz bisher umstritten ist. In meinen Messungen zeigen beide Materialien eine deutliche Spinaufspaltung der Quantenoszillationsfrequenzen, welche die Auswirkung Spin-Bahn-Kopplung auch für CoSi nachweist. Die Übereinstimmungen der Resultate der Messungen mit denen der Bandstruktur-Rechnungen bestätigen zudem Bandstrukturen und ihre Topologie.
CaAuAs und CaCdGe weisen gemäß Bandstruktur-Rechnungen ohne Berücksichtigung der Spin-Bahn-Kopplung Bandberührungslinien auf, welche durch die Spin-Bahn-Kopplung aufgespalten werden. Bei CaAuAs stimmen die Quantenoszillationsfrequenzen sehr gut mit den berechneten Frequenzen unter Beachtung der Spin-Bahn-Kopplung überein. Dies spricht gegen die Existenz von Bandberührungslinien und für ihre Aufspaltung zu Dirac-Punkten. CaCdGe weichen die berechneten und die gemessenen Ergebnisse zum Teil stark von einander ab, sodass Bandstruktur nicht klar bestimmt ist und weitere Untersuchungen notwendig sind.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:DRESDEN/oai:qucosa:de:qucosa:92242 |
| Date | 10 July 2024 |
| Creators | Schwarze, Beat Valentin |
| Contributors | Wosnitza, Joachim, Laubschat, Clemens, Technische Universität Dresden |
| Source Sets | Hochschulschriftenserver (HSSS) der SLUB Dresden |
| Language | German |
| Detected Language | German |
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| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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