Die Professur für Festkörperphysik, Inhaber Prof. Dr. Sebastian T. B. Goennenwein, befasst sich mit der Herstellung sowie der Untersuchung von multifunktionalen magnetischen Heterostrukturen und Bauelementen. Die Professur ist eng mit dem Center for Transport and Devices of Emergent Materials (CTD) verknüpft.

Schwerpunkte unserer Forschungsarbeiten

Wir beschäftigen uns mit Untersuchungen zum spin-abhängigem Transport (anisotroper Magnetwiderstand, anomaler Hall-Effekt) sowie zu reinen Spin-Strömen (Spin-Hall-Magnetwiderstand, Spin-Seebeck- Effekt) in Festkörpern. Besonders interessant sind diese Experimente in magnetischen Systemen mit nicht-trivialer Spintextur, wie sie z.B. durch gegeneinander verkantete magnetische Untergitter, magnetische Frustrationseffekte oder topologische magnetische Strukturen (Skyrmionen) hervorgerufen werden.

Komplementär dazu studieren wir reine Magnonen-Ströme in Nanostrukturen aus Metallen und magnetischen Isolatoren. Diese Experimente ermöglichen neben der Bestimmung von Magnon-Streulängen auch neuartige magnetische Logik-Bauelemente.

• Spin-Kaloritronik-Experimente, z.B. Spin-Seebeck-Effekt und Spin-Nernst-Effekt, sowie räumlich und zeitlich aufgelöste thermische Gradienten. Diese Arbeiten sind in das DFG-Schwerpunktprogramm SPP 1538 „SpinCAT“ eingebunden.

• Spin-Dynamik, insbesondere breitbandige ferromagnetische Resonanz (Breitband-FMR), Magnetisierungsdämpfung, Spin-Pumpen, starke Kopplung von Magnonen und Photonen

• Spin-Torque-Effekte

• Multiferroika und magneto-elastische Effekte

Darüber hinaus werden in der Arbeitsgruppe thermodynamische Eigenschaften von kompakten magnetischen Materialien (Magnetostriktion, Magnetisierung, Suszeptibilität) untersucht. Der Schwerpunkt liegt dabei auf dem magnetoelastischen Verhalten von Verbindungen mit 3d-Elementen bzw. Seltenen Erden. Diese Untersuchungen geben Aufschluss über den Einfluss von Gitterverzerrungen auf die elektronischen Eigenschaften. Aktuelle Arbeiten beschäftigen sich mit frustrierten Spinsystemen und topologischen Effekten. Die Messungen finden bis zu höchsten Magnetfeldern (100 T gepulst) bzw. sehr tiefen Temperaturen (10 mK) statt.