Magneto-optics of topological crystalline insulators
Project goals
The collaborative proposal between Institute of Physics at Charles University and Laboratoire National des Champs Magnétiques Intenses, CNRS, aims at progressing significantly our understanding of optical and magneto-optical properties of topological crystalline insulators – a novel class of materials with a non-trivial topology of electronic states. In our investigations, we will profit from the expertise in magneto-optical spectroscopy, which is an efficient experimental tool to probe electronic states in bulk as well as on the surface of TCIs and which is the leading experimental tool for both partners of the project (low-field high-resolution/precision Faraday/Kerr response in Prague versus low-temperature broadband high-field response in Grenoble). In details, our experiments, focused on a specific class of TCIs based on lead salts, will allow us to visualize the Landau level spectra of individual materials and thus reconstruct their electronic band structures in bulk. We will also search for signatures, in the magneto-optical response, due to Dirac-type surface states, which have so far been visualized mostly in ARPES experiments (with a partially limited resolution in momentum/energy) and which are to be confronted with available theoretical models, including comparison with the response of fairly well explored graphene. Our experiments will allow us to deduce particular band structure parameters (i.e., effective masses in bulk, the slope = velocity parameter, anisotropy and tilt of conical bands on the surfaces), and to set limits for validity of simplified (single-parameter) effective Hamiltonians for massless/massive electrons in individual materials.
Keywords
Public support
Provider
Ministry of Education, Youth and Sports
Programme
Promoting the mobility of researchers and workers in the framework of international cooperation in R&D
Call for proposals
—
Main participants
Univerzita Karlova / Matematicko-fyzikální fakulta
Contest type
M2 - International cooperation
Contract ID
MSMT-8030/2018-8
Alternative language
Project name in Czech
Magnetooptika topologických krystalických izolátorů
Annotation in Czech
Kolaborativní návrh mezi Fyzikálním ústavem Univerzity Karlovy a Laboratoire National des Champs Magnétiques Intenses, CNRS, usiluje o významné pokroky v pochopení optických a magnetooptických vlastností topologických krystalických izolátorů - nové třídy materiálů s netriviální topologií elektronových stavů. V rámci našich výzkumů využijeme odbornost v oblasti magnetooptické spektroskopie, jež je účinným experimentálním nástrojem pro výzkum objemových i povrchových elektronových stavů topologických krystalických izolátorů jež je hlavním experimentálním nástrojem obou partnerů projektu (nízká magnetická pole - vysoká rozlišení/přesnost měření Faradayova/Kerrova jevu v Praze versus měření nízkoteplotní širokospektrální odezvy ve vysokém magnetickém poli v Grenoblu). Konkrétně, experimenty zaměřené na určitou třídu TCI na bázi olovnatých solí nám umožní vizualizovat spektra Landauových hladin jednotlivých materiálů a tím rekonstruovat jejich objemovou pásovou strukturu. Magnetooptická měření poskytnou možnost hledat odezvu v důsledku povrchových stavů Diracova typu, které byly doposud vizualizovány většinou v experimentech úhlově rozlišené fotoelektronové spektroskopie (s částečně omezeným rozlišením v momentu/energii). Tato měření budou konfrontována s dostupnými teoretickými modely, včetně srovnání s odezvou poměrně dobře prozkoumaného grafenu. Použité experimenty umožní získat konkrétní parametry pásové struktury (tj. objemovou efektivní hmotnost, směrnici pásů = parametr rychlosti, anizotropii a náklon kuželových pásů povrchových stavů) a stanovit limity pro platnost zjednodušených (jednoparametrových) účinných Hamiltonů pro hmotné/nehmotné elektrony v jednotlivých materiálech.
Scientific branches
Completed project evaluation
Provider evaluation
U - Uspěl podle zadání (s publikovanými či patentovanými výsledky atd.)
Project results evaluation
This project was being realized in the framework of the MOBILITY Activity that aims primarily on establishing and strenghtening ties with foreign research institutions. The control of particular outputs is not implemented by the evalution committee, but the correctness of allocated finances and the adequacy of their use are checked.
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2018
Realization period - end
Dec 31, 2019
Project status
U - Finished project
Latest support payment
Feb 19, 2019
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP20-MSM-8J-U/02:1
Data delivery date
Jun 29, 2020
Finance
Total approved costs
108 thou. CZK
Public financial support
108 thou. CZK
Other public sources
0 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Recognised costs
108 CZK thou.
Public support
108 CZK thou.
0%
Provider
Ministry of Education, Youth and Sports
OECD FORD
Optics (including laser optics and quantum optics)
Solution period
01. 01. 2018 - 31. 12. 2019