Molecular Nanoarchitectonics on Topological Insulator Surfaces
Project goals
Periodic arrays of ferromagnetically coupled transition metal atoms on topological insulator surfaces are predicted to break time-reversal symmetry. This can result in the emergence of, e.g., a quantum anomalous Hall effect, showing a wide range of interesting physical properties and potential applications, e.g., in spintronics and quantum devices. We will realize this by employing periodic arrays of magnetic atoms embedded in 2D metal-organic networks (MON) on a Bi2Se3 substrate. The MONs will be prepared via self-assembly from molecular precursors and transition metal atoms. Their properties will be investigated by a combination of surface-sensitive UHV techniques (low energy electron microscopy and diffraction, scanning tunneling microscopy, and X-ray photoelectron spectroscopy) with frequency domain EPR and magneto-optical spectrometry. We hope to realize the hybrid organic-inorganic material system, describe the growth kinetics to obtain large area MONs, optimize their structure to display the long-range ferromagnetic order, and tune the Fermi level position by adsorbate doping.
Keywords
Topological insulatorsSurfacesMetal-organic networksSelf-assemblyUHV
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
Standard projects
Call for proposals
SGA0202200004
Main participants
Vysoké učení technické v Brně / Středoevropský technologický institut
Contest type
VS - Public tender
Contract ID
22-05114S
Alternative language
Project name in Czech
Molekulární nanoarchitektury na površích topologických izolantů
Annotation in Czech
Periodické soubory feromagneticky uspořádaných atomů přechodných kovů mohou lokálně narušit symetrii vůči časové inverzi, takže můžeme pozorovat např. kvantový anomální Hallův jev. Související materiálové systémy mají řadu zajímaných fyzikálních vlastností a aplikací, např. ve spintronických a kvantových zařízeních. V projektu připravíme periodické mřížky magnetických atomů v 2D metalo-organických sítích (MON) na povrchu Bi2Se3. MON budou vytvořeny z atomů přechodných kovů a organických ligandů procesem samouspořádání a jejich vlastnosti budou studovány kombinací povrchových UHV metod (nízkoenergiové elektronové mikroskopie a difrakce, rastrovací tunelové mikroskopie a fotoelektronové spektroskopie) s elektronovou paramagnetickou rezonancí a magnetooptickou spektroskopií. Cílem je realizace hybridního organicko-anorganického materiálu, popis kinetiky růstu k získání rozsáhlých MON, optimalizace struktury, k dosažení feromagnetické vazby a řízení polohy Fermiho meze pomocí dopování indukovaného deponovanou vrstvou.
Scientific branches
R&D category
ZV - Basic research
OECD FORD - main branch
10302 - Condensed matter physics (including formerly solid state physics, supercond.)
OECD FORD - secondary branch
10403 - Physical chemistry
OECD FORD - another secondary branch
20501 - Materials engineering
BM - Solid-state physics and magnetism
CF - Physical chemistry and theoretical chemistry
JG - Metallurgy, metal materials
JP - Industrial processes and processing
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2022
Realization period - end
Dec 31, 2024
Project status
—
Latest support payment
Feb 29, 2024
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP25-GA0-GA-R
Data delivery date
Mar 12, 2025
Finance
Total approved costs
7,387 thou. CZK
Public financial support
7,387 thou. CZK
Other public sources
0 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Basic information
Recognised costs
7 387 CZK thou.
Public support
7 387 CZK thou.
100%
Provider
Czech Science Foundation
OECD FORD
Condensed matter physics (including formerly solid state physics, supercond.)
Solution period
01. 01. 2022 - 31. 12. 2024