Magnetotransport in magnetically doped topological insulators

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Oberflächenzustände topologischer Isolatoren (TI) werden durch eine einzigartige Spintextur charakterisiert. Der Elektronenspin ist immer senkrecht zum Impuls ausgerichtet. Diese Zustände sind geschützt durch Zeitumkehrinvarianz. Ein Brechen der Zeitumkehrinvarianz führt daher zu einer substantiellen Veränderung der Transporteigenschaften. Der in diesem Zusammenhang bemerkenswerteste Effekt ist der Quanten-Anomale Hall-Effekt. In diesem Projekt untersuchen wir den Einfluss einer magnetischen Dotierung auf die Transporteigenschaften von zwei- und drei-dimensionalen TIs. Hierzu werden Magnetotransportmessungen an Mn-dotierten HgTe Quantentrogstrukturen und verspanntem Volumenmaterial durchgeführt. Insbesondere im Fall von 2D TIs ist der Übergang vom Quanten-Spin-Hall-Zustand in den Quanten-Anomalen Hall-Effekt von grundlegendem Interesse. Letzterer repräsentiert einen spin-polarisierten widerstandsfreien Transportzustand, der bei sehr geringen Magnetfeldern auftritt und daher ein großes Potential bezüglich spintronischer Anwendungen in sich birgt.