Das Hoffman-Labor verwendet hochauflösende Rastersonden-Techniken, um die elektronischen und magnetischen Eigenschaften exotischer Materialien wie kupfer- und eisenbasierter High-Tc-Supraleiter, topologischer Materialien und Vanadiumoxide zu verstehen und zu steuern. Die Rastertunnelmikroskopie wurde als leistungsfähiges Werkzeug zur Echtzeit-Abbildung von Elektronenzuständen mit atomarer Auflösung konzipiert. Wir haben neue Analysetechniken entwickelt, mit denen STM eine pikoskalige Auflösung im realen Raum erreichen kann, und kann auch die Impuls-Raum-Struktur der Elektronen über Quasiteilchen-Interferenzbildgebung untersuchen. Diese simultane Realraum- und Impulsrauminformation ist ein entscheidender Fortschritt zum Verständnis von Materialien mit nanoskaliger elektronischer Inhomogenität, die spontan durch chemische Dotierung oder starke Korrelationen oder absichtlich durch die Herstellung von Bauelementen entstehen können. Wir haben die ersten Schritte unternommen, um diese elektronische Bildgebungsfähigkeit zu erweitern, um Spininformationen zu erhalten, indem wir antiferromagnetische Chrom-STM-Spitzen verwenden, um La1.4Sr1.6Mn2O7
Zusätzlich zur passiven Bildgebung arbeitet das Hoffman-Labor an mehreren Techniken, um die elektronischen Phasen von Materialien auf der Nanoskala aktiv zu manipulieren. Zum Beispiel haben wir Kraftmikroskopie verwendet, um den Metall-Isolator-Übergang in VO2 lokal zu induzieren und einzelne magnetische Wirbel im Hoch-Tc-Supraleiter NdFeAsO1-xFx steuerbar neu zu positionieren.
Das Hoffman-Labor arbeitet auch auf das Wachstum neuartiger Filme und Grenzflächen unter Verwendung der Molekularstrahlepitaxie hin – einer Technik, die die kontrollierte Abscheidung einer einzelnen Atomschicht gleichzeitig ermöglicht. Wir haben eine einzelne Schicht FeSe auf SrTiO3 gezüchtet, die über 100K bei 10x höherer Temperatur als der Bulk-Tc supraleitend ist. MBE- und STM-Fähigkeiten werden kombiniert und verbessert, um atomare Präzisionskontrolle und das Verständnis verschiedener Materialien zu ermöglichen.
