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Document type:
Masterarbeit 
Author(s):
Leeb, Valentin 
Title:
Anomalous Quantum Oscillations in a Heterostructure of Graphene on a Proximate Quantum Spin Liquid 
Translated title:
Anomale Quantenoszillationen in einer Heterostruktur aus Graphen auf einer annähernden Quanten-Spin-Flüssigkeit 
Abstract:
Quantum oscillation measurements are a standard tool to investigate the electronic structure of metallic materials. Recent magnetotransport measurements in α−RuCl3- graphene heterostructures, in which the insulating α−RuCl3 layer is believed to be in a Kitaev quantum spin liquid state, showed an anomalous temperature dependence of the quantum oscillations, going beyond the standard Lifshitz–Kosevich description. This thesis develops a theory of anomalous quantum oscillations in a Kitaev–Kondo mo...    »
 
Translated abstract:
Die Messung von Quantenoszillationen ist ein Standardwerkzeug um die elektronischen Eigenschaften von metallischen Materialien zu bestimmen. Aktuelle Magnetotransportmessungen in α−RuCl3- Graphen Heterostrukturen, für die vermutet wird, dass die isolierende α−RuCl3-Schicht in einem Kitaev Quanten-Spin-Flüssigkeitszustand ist, zeigten eine anomale Temperaturabhängigkeit der Quantenoszillationen, die über die standard Lifshitz-Kosevich Beschreibung hinaus gehen. Diese Arbeit entwickelt eine Theorie von anomalen Quantenoszillationen in einem Kitaev-Kondo-Model in dem die Spins der iteneranten Graphenelektronen mit den Kitaev Spins des α−RuCl3 über eine Kondo-Wechselwirkung wechselwirken. Über ein breites Parameterregime wird eine schwere Fermionen-Flüssigkeit realisiert und ein effektives Niedrigenergiemodel davon wird konstruiert. Hiervon wird eine analytische Formel der Magnetisierung abgeleitet, welche die Abweichungen zum Lifshitz-Kosevich Verhalten erklärt und sich als konsistent mit vorhergegangenen ab-initio Rechnungen erweist. Dieser Sachverhalt legt nahe, dass die ursprünglich neutralen Majorana-Fermionen der Kitaev Quanten-Spin-Flüssigkeit, Ladung erhalten haben durch die Kondo-Hybridisierung mit den Dirac-Elektronen des Graphens. Außerdem ist der Mechanismus auch abgesehen vom speziellem Beispiel der α−RuCl3- Graphen Heterostruktur anwendbar. Die Ergebnisse dieser Masterarbeit wurden in Phys. Rev. Lett. 126, 097201 publiziert. 
Subject:
PHY Physik 
DDC:
530 Physik 
Advisor:
Knolle, Johannes (Prof. Dr.) 
Referee:
Knolle, Johannes (Prof. Dr.) 
Year:
2020 
Pages:
50 Seiten 
Language:
en 
Language from translation:
de 
University:
Technische Universität München und Ludwig-Maximilians Universität 
Faculty:
Fakultät für Physik