Cyclotron resonance induced photocurrents and opto-electronic characterization of 2D and 3D topological insulators

该项目的主要目的是研究2D和3D拓扑隔离体（TI）中的太赫兹/微波辐射、非线性、高频（HF）电子输运，以及狄拉克费米（DF）的拓扑垂直输运研究的新模型。项目的前一阶段是一个自然现象，在第一阶段的基础上形成的。Dabei es sich um zyklotronresonanzinduzierte Photoströme; nichtresonante Magnetophotozalvanik; Quanten-Magneto-Oszillation des Photostromes，Photozalvanik and den Photon Drag Effekt in Oberflächenzuständen und Randkanälen der Verdedenen TI.在一个新的费尔德交易中，这个现象的实验结果也是韦尔登的结果。我们将确保在TI中获得旋转和负载传输信息的基本结果。Die Kenntnisse die wir bereits erlangt haben und die Resultate aus der zweiten Phase sollen für eine optoelectronische Charakterisierung von bekannten sowie neuartigen TI Systemen benutzt韦尔登.在TI中对太赫兹感应光电子流的研究表明了电子传输和能量谱分析的有效性。但它会对旋转轨道交通产生影响，从而影响到拉什巴和更衣室效应的韦尔登。在此基础上，对狄拉克-费米翁的Zyklotrone和Fermigeschwindigkeit进行了计算，并对韦尔登的上平面进行了定向分析。Schließlich可以将Dirac-Fermionen的Beweglichkeit引入到一个脉冲、自旋和能量弛豫过程中。当我们进行进一步的研究时，这些现象会导致分析3D TI的电子结构，并通过电子HF费尔德产生一个选择性的电子拓扑。在Materialien mit hoher Volumenladungsträgerstänte中也可以看到拓扑结构的Oberflächenzustände，在后面的并行分析中，可以看到韦尔登。选择性是对称的，在最大的3D TI中是一种可弯曲的体积材料，在回旋共振拉格的基础上。一个重要的项目是建立新的技术材料，使其具有新的特点，并使技术组能够更好地工作。在计划的项目中，我们将对TI材料进行验证：3D和2D HgTe基TI，Bi 1-xSbxTe 3D TI，II型InAsA/GaSb量子点，Pb1-xSnxSe 3D TI（含粗x），Bi 14 Rh 3I9晶体，Beta-Bi 4I4 3D starke TI和元素TI α-Sn auf InSb（001）。

Das langfristige Ziel des Projektes ist die Untersuchung des Terahertz/Mikrowellenstrahlung induzierten, nichtlinearen, hochfrequenten (HF) Elektronentransports in 2D und 3D topologischen Isolatoren (TI), welche neue Möglichkeiten für die Erforschung des topologischen Verhaltens von Dirac Fermionen (DF) eröffnet. Die anstehende Phase des Projektes soll einen Einblick in die Natur von mehreren Phänomenen, die im Rahmen der ersten Phase beobachtet wurden, geben. Dabei handelt es sich um zyklotronresonanzinduzierte Photoströme; nichtresonante Magnetophotogalvanik; Quanten-Magneto-Oszillationen des Photostromes, Photogalvanik und den Photon Drag Effekt in Oberflächenzuständen und Randkanälen der verschiedenen TI. Da es sich um ein neues Feld handelt, sollen diese Phänomene sowohl experimentell als auch theoretisch untersucht werden. Wir erwarten als Resultat grundlegende Informationen über den Spin- und den Ladungstransport in TI zu gewinnen. Die Kenntnisse die wir bereits erlangt haben und die Resultate aus der zweiten Phase sollen für eine optoelektronische Charakterisierung von bekannten sowie neuartigen TI Systemen benutzt werden. Die Untersuchung von terahertzinduzierten Photoströmen in TI stellt ein effizientes Werkzeug dar um den Elektrontransport und das Energiespektrum zu analysieren. Damit können schwache Einflüsse der Spin-Bahn-Wechselwirkung, zu denen unter anderem der Rashba- und der Dresselhaus-Effekt gehören erforscht werden. Weiterhin können die Zyklotronmasse und die Fermigeschwindigkeit von Dirac-Fermionen als Funktion der Ladungsträgerdichte bestimmt und die Orientierung der Oberflächendomänen analysiert werden. Schließlich kann man die Beweglichkeit von Dirac-Fermionen einschätzen und darüber hinaus einen Zugang zu den Impuls-, Spin- und Energierelaxationsprozessen erhalten. Wie unsere vorherigen Untersuchungen zeigen, sind diese Phänomene insbesondere geeignet die elektronische Struktur der 3D TI zu analysieren, da sie eine selektive elektrische Antwort von topologischen Zuständen, angeregt durch das elektrische HF Feld, geben. Somit können die topologischen Oberflächenzustände auch in Materialien mit hoher Volumenladungsträgerdichte, in denen parallele leitende Kanäle die Analyse herkömmlicher Transportexperimente behindern, untersucht werden. Die Selektivität beruht zum einen auf Symmetrieargumenten, die in den meisten 3D TI eine Antwort des Volumenmaterials verbieten und zum anderen, auf der besonderen Lage der Zyklotronresonanz. Ein wichtiges Ziel des Projektes ist es neben etablierten TI Materialien auch neue TI zu charakterisieren und somit die technologischen Gruppen in der Wachstumsoptimierung zu unterstützen. Im Rahmen des Projektes planen wir verschiedene Arten von TI Materialien zu untersuchen: 3D und 2D HgTe-basierte TI, Bi1-xSbxTe 3D TI, type II InAsA/GaSb Quantentöpfe, Pb1-xSnxSe 3D TI mit großem x, Bi14Rh3I9 Einzelkristallen, Beta-Bi4I4 3D starke TI und den elementaren TI alpha-Sn auf InSb(001).