Festkörperphysik II - Technische Universität Wien

22 KAPITEL 2. MATERIALIEN DER AKTUELLEN FORSCHUNG
Abbildung 2.19: Oben links: Graphene auf SiO2, Aufnahme mit optischem Mikroskop. Unten
links: Freistehendes Graphen, Aufnahme mit Transmissions-Elektronenmikroskop. Die
jeweilige Bandstruktur ist rechts gezeigt. Freistehendes Graphen ist ein Halbmetall mit konischer
Dispersion. Freistehendes Graphen ist ein Halbleiter mit endlicher Energielücke [Castro
Neto, Physics 2 (2009) 30].
2.4.2 Das Kuprat SrCuO2
Die Struktur von SrCuO2 ist in Abb.2.21 dargestellt. Jedes Cu-Atom ist von vier in einer
Ebene liegenden O-Atomen umgeben. Diese sog. CuO4-Plaketten sind über gemeinsame
Kanten so angeordnet, dass sich entlang der c-Achse zickzackförmige CuO2-Ketten ergeben.
Die Wechselwirkung zwischen Cu 2+ -Ionen entlang dieser Ketten ist wesentlich stärker
als jene zwischen den Ketten, was zu quasi-eindimensionalem Verhalten führt. Die Spins
der Cu 2+ -Ionen ordnen in einem weiten Temperaturbereich antiferromagnetisch. Ein stark
vereinfachtes Modell für SrCuO2 ist ein System aus voneinander unabhängigen antiferromagnetischen
Ketten aus Elektronen mit Spin 1/2. Wenn ein Elektron aus einer solchen Kette
entfernt wird, werden gemäß der Luttinger-Theorie zwei Anregungen erzeugt, ein Holon
(trägt die Ladung des Elektrons bzw. Lochs) und ein Spinon (trägt den Spin des Elektrons
bzw. Lochs) (vgl. Abschnitt 4.1.7).
Experimentell können Anregungen, bei denen ein Elektron entfernt wird, mit Photoemissionsspektroskopie
untersucht werden. In Abb.2.22 sind ARPES (angle-resolved photoemission
spectroscopy)-Spektren für verschienede k-Positionen entlang der Kettenrichtung
von SrCuO2 gezeigt. Mit Hilfe von Modellrechnungen im Rahmen des sog. t − J-Modells (t