Topological excited electronic states in ferromagnets
Project goals
Weyl semimetals are three-dimensional phases of solids, where gapless crossing of two electronic states (so called Weyl nodes) is protected by symmetry and topology. Their special electronic properties provide topologically protected surface states (Fermi arcs), where electron spin is connected to electron direction of propagation. Nowadays, investigation of Weyl nodes focuses mostly on materials where Weyl node is situated in the vicinity of Fermi level, making design and fabrication of those materials much more challenging, and in case of ferromagnets such materials do not exist so far. Therefore, we suggest to prove existence of Weyl nodes and corresponding surface states in excited electronic states using magnetooptic spectroscopy, where position of Weyl node on Fermi surface is not required. We further suggest to employ surface states as a source of spin-current. Finally, we describe quadrupole and octupole sources of Berry curvature, a new topological feature not mentioned yet.
Keywords
Weyl semimetalsFermi arctopologically protected surface statesmagnetooptic Kerr effectHeusler compoundoptical transitions in solidsoptical spectroscopy
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
Standard projects
Call for proposals
Standardní projekty 23 (SGA0201900001)
Main participants
Univerzita Karlova / Matematicko-fyzikální fakulta
Contest type
VS - Public tender
Contract ID
19-13310S
Alternative language
Project name in Czech
Topologické excitované stavy elektronů ve feromagnetech
Annotation in Czech
Weylův polokov je materiál se speciálním uspořádáním elektronové struktury, kde se kříží dva elektronové pásy bez vzniku gapu (tzv. Weylovy uzly), díky symetrii a topologii těchto pásů. V blízkosti povrchu se tyto Weylovy uzly transformují na topologicky chráněné povrchové stavy (Fermiho oblouk), kde se elektrony šíří podél povrchu a kde směr šíření elektronů je svázán se směrem jejich spinu. V současné době se studium Weylových uzlů soustředí hlavně na materiály, kde je Weylův uzel umístěn v blízkosti Fermiho hladiny, což dělá návrh a výrobu těchto materiálů obtížnou, a v případě feromagnetických Weylových pokolovů, takový materiál zatím neexistuje. V tomto projektu navrhujeme prokázání existence Weylových uzlů v excitovaných elektronových stavech použitím magnetooptické spektroskopie, kde pozice Weylových uzlů na Fermiho hladině není nutná. Dále navrhujeme použít excitovaných topologicky chráněných povrchových stavů jako zdroj spinového proudu. Dále popíšeme kvadrupólové a octupolové zdroje Berryho křivosti, což je nová topologická vlastnost dosud nezmiňovaná v publikacích.
Scientific branches
Completed project evaluation
Provider evaluation
U - Uspěl podle zadání (s publikovanými či patentovanými výsledky atd.)
Project results evaluation
The output of the project is 7 publications mostly in reputable journals. Although the publications reflect some of the project objectives, they are somewhat disparate in terms of the project topic. One PhD thesis was conducted within the project but has not yet been defended. However, a large number of students were involved. The funds were used appropriately and efficiently during the project.
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2019
Realization period - end
Jun 30, 2022
Project status
U - Finished project
Latest support payment
Apr 1, 2022
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP23-GA0-GA-U
Data delivery date
Jun 26, 2023
Finance
Total approved costs
8,397 thou. CZK
Public financial support
7,377 thou. CZK
Other public sources
1,020 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Basic information
Recognised costs
8 397 CZK thou.
Public support
7 377 CZK thou.
87%
Provider
Czech Science Foundation
OECD FORD
Condensed matter physics (including formerly solid state physics, supercond.)
Solution period
01. 01. 2019 - 30. 06. 2022