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In diesem Projekt untersuchen wir die Eigenschaften der eindimensionalen Randkanäle von zweidimensionalen topologischen Isolatoren. Diese Randzustände haben die außergewöhnliche Eigenschaft, dass Elektronen mit entgegengesetzten Spins sich in entgegengesetzte Richtungen bewegen. Die Bewegungsrichtung ist also mit dem Spin korreliert, und solche Systeme werden als "helikal" bezeichnet.
Die Helizität der Randzustände eröffnet interessante Perspektiven für Anwendungen im Bereich der Spintronik, wo der Spinfreiheitsgrad der Elektronen - statt ihrer Ladung - für logische Anwendungen benutzt wird, z.B. in so genannten Spin-Transistoren oder Spin-Dioden.
Wir untersuchen theoretisch helikale Randzustände in verschiedenen Materialien für topologische Isolatoren. Zum einen interessieren uns die Mechanismen, die in solchen Systemen elektrischen Widerstand verursachen können. Zum anderen möchten wir herausfinden, wie die Spinstruktur der Randzustände experimentell untersucht werden kann, und welche Spintronik-Anwendung sich hieraus ergeben.