Topologische Quantenmaterialien sind die Materialien, die topologisch geschützte Oberflächenzustände mit einzigartigen elektronischen Eigenschaften besitzen. Solche Materialien sind insbesondere für zukünftige elektronische Anwendungen interessant.

Eine Familie solcher Materialien sind sogenannte geschichtete van-der-Waals-Übergangsmetalltelluride. Einige Verbindungen dieser Familie sind topologische Semimetalle, andere können als erste Beispiele für ferroelektrische Metalle bezeichnet werden.

Interessanterweise haben alle diese Verbindungen gemeinsame Merkmale in ihrer Kristallstruktur. Jedoch führen schon minimale Abwandlungen der Materialzusammensetzung zu Änderungen im Kristallgitter und damit zu neuen physikalischen Eigenschaften. Wenn es gelingt, die Struktur dieser Materialien noch besser zu verstehen, liefern diese Ergebnisse genauere Grundlagen für Theoriemodelle. Folglich können diese wiederum auch exaktere Berechnungen herleiten.

Eine Forschungsgruppe hat sich aus diesem Grund detailliert mit der Materialfamilie TaTMTe4 befasst. Dabei werden die Elemente Tantal und Tellur in verschiedene Legierungen mit Iridium, Rhodium oder Ruthenium kombiniert und auf ihre Struktur und die daraus folgenden Eigenschaften untersucht.

Je nachdem, wie und vor allem in welcher Menge die einzelnen Elemente miteinander verbunden werden, verändert sich beispielsweise der Magnetowiderstand oder die Supraleitfähigkeit der Materialien. Es geht um kleinste Details in der Kombination. Das sind essentielle Erkenntnisse bei der Suche nach den geeignetsten Materialien für zukünftige elektronische Anwendungen.

Originalpublikation:
„Layered van der Waals Topological Metals of TaTMTe4 (TM = Ir, Rh, Ru) Family“

Kontakt:
Dr. S. Aswartham
s.aswartham(at)ifw-dresden.de