Ferroelektrische Topologische Materie für Weyl Fermionen

Neuartige topologische Materialien sind von großem Interesse für die physikalische Grundlagenforschung und bieten darüber hinaus vielfältige Potentiale für quantenelektronische Anwendungen. Das besondere an diesen Materialien ist die Ausbildung von relativistischen Quasiteilchen wie Dirac-, Weyl- und Majorana-Fermionen, die besondere elektronische Eigenschaften aufweisen damit als neuartige Informationsträger für Quantencomputer und Datenspeicherung eingesetzt werden können. Wichtige Voraussetzung dafür ist allerdings die Fähigkeit den Strom dieser Teilchen gezielt zu kontrollieren und manipulieren zu können, um diesen Strom, so wie in konventionellen Silizium Chips, gezielt ein- und ausschalten zu können. Ziel des internationalen Forschungsprojekts Ferrotop ist es, durch Verbindung von Ferroelektrizität und topologischen Materialien eine neuartige Materialklasse, nämlich ferroelektrische topologische Isolatoren, zu erschaffen und untersuchen. um damit die für Anwendungen notwendigen quantenelektronische Funktionalitäten zu entwickeln. Das internationale Forscherteam an der Johannes Kepler Universität Linz und der Ecole Normale Superieure in Paris wird dafür neue chemische Verbindungen in Form von ultra-dünnen Filmen synthetisieren und diese an europäischen Großforschungsanlagen wie Synchrotrons (Teilchenbeschleuniger) untersuchen. Ziel ist es, mit den entwickelten neuen Stoffsystemen verschiedene elektronische Bauelementkonzepte zu realisieren und testen. Damit soll die Grundlage für neue energieeffiziente nanoelektronische Schaltungen geschaffen werden, die es erlauben ballistische Spinströme mit hoher Geschwindigkeit zu schalten, was für zukünftige Quanteninformationstechnologien von großer Bedeutung sein wird.